第５回
反射と共鳴
言語聴覚士のための音響学
第５回
反射と共鳴
今日のポイント 音叉による共鳴（共振） 実験５ ストローの笛 自由端反射・固定端反射 管（声道）の共鳴周波数 復習テスト
１．音叉による共鳴（共振）
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物は全て固有振動数がある。 |
| いろいろな物をたたいてみよう！ |
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音叉を鳴らしてみよう！ 音叉はある決まった周波数の音を出すことができる。 |
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２個の同じ周波数の音叉を並べ、片方を鳴らしてみよう！ もう片方はどうなるか？ |
| →共鳴（共振）する | |
| また、たたいた方の音叉を止めると、もう片方の音叉（鳴らした方） はどうなるか？ |
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| →鳴り続ける | |
| ↓ | |
| 【ポイント！】 | 固有振動数が同じだと共鳴（共振）する |
２．実験５ ストローの笛（反射・共鳴）
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ストロー笛を作ってみよう！ |
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この実験で分かったことは。。。
| 【ここがポイント！】 | |
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笛の長さが長い→共鳴する波の波長が長くなる→音が低くなる 笛の長さが短い→共鳴する波の波長が短くなる→音が高くなる |
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人の声道についても同じようなことが言える！ ということは。。。どんな可能性が考えられるだろうか？  考えてみよう！ |
３．自由端反射・固定端反射
| 【ここがポイント！】 | |||
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 定常波（おいもさん）再び登場！ |
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| 自由端反射 | 腹 | ||
| 自由端 |  |
自由端 | |
| 固定端反射 | 節 | ||
| 固定端 |  |
固定端 | |
| 【覚えよう！】 | |
自由端は開いている方、固定端は閉じている方 口唇側（自由端）と声帯側（固定端）と考えよう 自由端は波の「腹」、固定端は波の「節」がくる （逆に考えるとめんどくさくなるのでこれでいこう！） |
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のりさんのパソコン物理(加藤徳善さん作成）
物理の授業用 電子黒板で使えるJAVAアプレット
波の反射（正弦波）
４．管（声道）の共鳴周波数
| 【ここがポイント！】 | |||||
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| 片方が自由端、もう片方が固定端の管では、以下の周波数の波が共鳴する | |||||
たしか、1波長でおいもさん２つだったよね。 |
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| 自由端 | 腹 | 固定端 | おいもさん（笑） |
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| 口側 |  |
節/声帯側 | →第１フォルマント | 半分 | |
| 1/4波長の波が共振 | |||||
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→第２フォルマント | 1個半 | |||
| 3/4波長の波が共振 | |||||
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→第３フォルマント | 2個半 | |||
| 5/4波長の波が共振 | |||||
| … | |||||
| 7/4波長の波が共振 | |||||
| 9/4波長の波が共振 | |||||
| と続きます | |||||
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共鳴周波数を計算してみよう！（とっても重要！） | ||||
| これを人の声道にあてはめて、管の長さを17cm(男性の平均声道長） としてそれぞれの共鳴周波数を計算してみよう！ 16cm（つまりちょっと声道長が短くなったら）だったらどうなる？ |
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17cm 第1フォルマント______________Hz 第2フォルマント______________Hz 第3フォルマント______________Hz 16cm 第1フォルマント______________Hz 第2フォルマント______________Hz 第3フォルマント______________Hz 【ヒント！】 まず1波長の長さを計算し、 次に、340mの中に何回繰り返しがあるかを計算しよう！ |
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それぞれの値は母音[ə]のフォルマント周波数に近くなります。 管の長さが変わると、おいもさんの数は変わらないけど、おいもさんの長さが変わる！ →よって、声道長によって共鳴周波数が変わる！ 男性と女性では声道長は同じ？ |
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ところで。。。
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「フォルマント」ってなあに？ | |
| くわしくは次回からの授業で扱います。（今日はだいたいでOK！） |
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| 簡単にいうと、 まず、声帯振動によって音源が作られます。 （こんな感じ→） |
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| ↓ | ||
| 次に、声道の形を変えることによって音源のうちで、共鳴する（強められる）周波数が変わってきます。 （緑の部分、これがフォルマントです） |
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| ↓ |  |
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| 「人はフォルマントの違いによって母音を聞き分けている」と言われてます。 |
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【ちょっと国試に挑戦】 |
| 第5回午前78 | |
| 声門が閉じ唇が開いている長さ17cmの一様な声道の共鳴周波数で 正しいのはどれか。 |
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| 1．第1、第2共鳴周波数とも1kHz以下に低下する。 2．第1共鳴周波数は300Hz以下、第2共鳴周波数は2kHz以上になる。 3．第1共鳴周波数は約500Hzで、その奇数倍の共鳴周波数を持つ。 4．第1共鳴周波数は約1kHzで、その偶数倍の共鳴周波数を持つ。 5．第1、第2共鳴周波数とも1kHz以上になる。 |
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| 第8回午前79 | |
| 中性母音の声道内定在波で誤っているのはどれか。 | |
| １．F1の音圧の腹は声門にできる。 ２．F1の音圧の節は唇にできる。 ３．F2の音圧の腹は２ケ所にできる。 ４．F2の音圧の節は声門と唇にできる。 ５．F2の周波数はF1の約３倍になる。 |
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| 第13回午前39 | |
| 第2ホルマント周波数が1500Hzの成人女性の母音[ɯ]の声道形状を変えないで、 声道長だけ一様に20%長くした場合の第2ホルマント周波数はどれか。 |
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| a. 1000Hz b. 1250Hz c. 1500Hz d. 1750Hz e. 1800Hz |
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| 全部できたかな？ |
５．復習テスト
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それでは、まとめのテストです！ |
