你有沒有思考過揚聲器是怎么工作的？我在小時候就開始思考這個問題，但是當(dāng)我看了披頭士樂隊的演出后我的注意力就被電吉他的工作原理給吸引了。這兩個問題其實有著相似的答案。
在我沒有見到電吉他實物前，我認為它是需要接墻上的交流電才能工作的。所以在多年后當(dāng)我了解到它不但不用插電，甚至是因為通過發(fā)電來工作時我整個人都被震驚了。那它又是如何發(fā)出又大又奇怪的聲音的呢？（相較于看披頭士前我唯一見過的古典吉他）這就是功放和揚聲器的作用了。它們都屬于同一個“生態(tài)系統(tǒng)”。
讓我們改變一下敘述順序，從結(jié)論來說起。這很簡單：要產(chǎn)生或聽到聲音，你首先需要震動空氣。為什么？因為聲音是移動的空氣分子與我們的耳膜相互作用時在我們的大腦中產(chǎn)生的感知。是的，這也意味著，如果移動的空氣分子周圍沒有耳朵的話也就沒有聲音了。在你聽到之前，“聲音”是不存在的。聲音其實是一種感官知覺。而感知是需要認知加工的，我們的大腦就是這樣的加工廠，它會帶來聲音和音樂里的主觀信息和情感，但這不是這篇文章要討論的。
讓空氣運動指的是在環(huán)境中讓空氣從靜止（或幾乎靜止）的狀態(tài)變?yōu)檫\動的狀態(tài)。那要如何做呢？舉幾個大自然中的例子，大氣的溫度變化形成了風(fēng)并會直接接觸我們的耳膜，或者打到其他會阻礙大氣流動的物體，因此產(chǎn)生了風(fēng)聲。還比如月球的引力拉扯形成的海洋潮汐現(xiàn)象是因為引力的能量移動了海水，海水的移動又造成了空氣的流動才使我們聽到了海浪的聲音。這樣解釋是不是比較好理解了。
對于大多數(shù)的揚聲器而言，空氣分子的運動來自于一個產(chǎn)生振動的隔面，這個東西在低頻揚聲器中我們稱之為“盆”，而在壓縮單元中稱之為“音膜”。那么又是什么讓音膜產(chǎn)生振動的呢？
揚聲器其實是一種將能量從A形式轉(zhuǎn)換到B形式的轉(zhuǎn)換器。最常見的揚聲器是基于一個可運動的線圈。它的物理原理是將一個導(dǎo)體放置在一個磁場內(nèi)并對導(dǎo)體通上電壓，從而讓這個導(dǎo)體進行運動。對于揚聲器而言，這個導(dǎo)體就是線圈，然后將線圈與音膜固定在一起并放置在磁場內(nèi)。當(dāng)通上電壓后，線圈便會帶動音膜進行運動，從而使音膜推動其前面的空氣進行運動。很簡便吧？
電吉他上的拾音器就是一個以相反方式工作的轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部的一個處于磁場中的導(dǎo)體在運動中會對其內(nèi)部的線圈產(chǎn)生電壓。具體來說，在電吉他的拾音器中，被撥動的琴弦會打斷磁場然后在圍繞磁鐵的線圈中產(chǎn)生小量的電壓。隨后這點小電壓會傳輸?shù)焦Ψ胖�，然后功放會將其放大為大的電壓量來�?qū)動揚聲器，揚聲器再推動空氣，最后產(chǎn)生聲音。直到現(xiàn)在我還是很喜歡這個從撥動琴弦到聽到聲音的整個循環(huán)過程。
回到揚聲器本身。音膜前后運動的速度完全取決于作用在其線圈的電壓頻率。不過這只能解釋單頻音調(diào)的產(chǎn)生。一個揚聲器又是如何能夠發(fā)出電吉他產(chǎn)生的所有奇怪聲音，或者整個管弦樂隊的聲音呢？
雖然我們?nèi)庋劭吹綋P聲器做的是單一方向的前后運動，但音膜的表面其實是同時隨著上千個頻率而舞動的。音膜的這些小運動與伴隨的聲波的相互作用（相互抵消和結(jié)合）組成了我們所聽到的多種頻率和音調(diào)，比如整個交響樂團同時在演奏的聲音，或者吉米·亨德里克斯吉他獨奏的聲音。令人驚訝的是，你實際上可以在揚聲器實驗室里用一個信號發(fā)生器和一盞閃光燈來觀察到這個過程。當(dāng)揚聲器音膜的運動表面看起來像一場有組織的騷亂時，其圖形其實是對稱并且有序的，而且這個現(xiàn)象已經(jīng)被研究了超過200年之久。
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