質問: 高校物理 倍音が多く含まれる理由 nhkの高校物理の動画でやっていたのですが、ギターの弦をはじいてスペクトルアナライザーで解析すると、基本振動の周波数のほか、様々な振動数の音が含まれていることがわかりました。その中でも、基本振動の整数倍の振動数の音が多く検出されていました。 1つだけの腹をもつ弦の振動による音波には、そのようにさまざまな振動数の音が含まれるのが不思議でした。しかしnhkの動画ではその性質だけを示して、何故その整数倍の振動数の音が多く含まれるのかなどの原理の説明はありませんでした。 そこでいろいろネットで調べたのですが、いまひとつ納得のいく解答が得られませんでした。ある記事によると、その整数倍の音が多く含まれるのは、はじいた弦の周りにある様々なもので反射して、その反射音が整数倍になる、というのがありました。これは本当でしょうか?だとすると、音が反射すると振動数が整数倍になるのは何故でしょうか? また別の記事によると、あらゆる万物の音はいろいろな正弦波の合成でできているそうですが、弦を振動させたとき、腹が1つであるにもかかわらず、整数倍以外の振動数の音も含まれているのは何故でしょうか? よろしくお願いいたします。
回答: すべての波は、いろんな正弦波を足していけば再現できます。逆に、すべての波は、究極的には、正弦波に分解できるのです。これをしているのがスペクトルアナライザー。スペクトルアナライザーは、『「正弦波」と言う理想的な波だったら何hz?』と言うふうにして波を計測するのです。 ギターの弦を人間の指がはじいたときに、弦に現れる波は、その正弦波なる理想的な波ではないのです。人間が適当にはじいてるわけですからね。機械はその波が正弦波ではないことをおみ通し。だから、いろんな正弦波が含まれてますよって、教えてくれている訳ですね。賢いやつ。 弦の両端が固定されていると弦に発生する波の形に制限が・・・(正弦波とややこしい)、波の形に制限ができるのです。その正弦。じゃなくて制限ってのが、「振動数の整数倍うんたらかんたら」というやつです。 それから、スペクトルアナライザーは弦の振動ではなくて、弦の振動で起きた音、周囲の影響を大きく受ける音を計測している訳ですから、弦から発生してマイクに届くまでに起こる誤差がある。これは、ノイズと言えばよく分かるのではないでしょうか。それから、スペクトルアナライザーが波を解析するときに発生する計算誤差などによって、微量にずれたものも出ると。