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テルミンの物理学

2005年02月09日 00:00

また、こうさぎに乗っ取られかけている。トリフィドについて書いたのがついこの間のような気がしていたが、もう三週間も経とうとしているのか。学期が始まると忙しくて、本を読む時間がない。なので今回はSFの紹介は出来ない。が代わりになんか科学的なことを書こうと思う。

以前テルミンの話題を出した。あれ以来テルミンにすっかり興味を奪われてしまい、気がつけば物理のプレゼンテーションのテーマがテルミン。実はそのプレゼンテーションが明後日だったりいする。今日の今日までまともに準備してなくて結構パニックしていたんだけど、なんとかなりそうな気がしてきた。そんなわけでプレゼンテーションの下準備として、「テルミンの物理学」について書きたいと思う。


テルミンにはBFOと呼ばれるラジオ周波発生装置(LC共振回路)が四つ、二つ一組ずつ組み込まれている。二つの周波数が微妙に異なる波をミクサーによって掛け合わせると、二つの周波数を持った波が生まれる。その新しい小さい周波数はもともとの周波数の差で、もうひとつの新しい大きい周波数はもともとの周波数の和である。ラジオ周波数は人間の耳に聞こえないほど高いが、二つの異なるラジオ周波数の差は聞こえるぐらいだ。テルミンは二つのラジオ周波から耳に聞こえるくらいの周波数を出力しているといえる。

波その一 A1sin(ω1t)
波その二 A2sin(ω2t)

掛け合わせて出来た波
A1sin(ω1t) x A2sin(ω2t)
=A[cos((ω12)t)-cos((ω12)t)]/2

テルミン波形



電子回路の周波数はコンデンサーとコイルによって決まる。テルミンではコンデンサーにためられる電気の量を制御することによって周波数を変え、音の高低を変化させる。そのコンデンサーの役割を果たすのは、テルミンの奏者そのものである。

テルミンはアースによって地面につながっている。その地面を介して電気が奏者に流れ、手に電気がためられていく。コンデンサーの静電容量(C)は距離に反比例する。よって手がピッチアンテナに近ければ近いほど静電容量(C)が大きく、遠ざかれば小さくなる。周波数は√(C)に反比例するので、静電容量(C)が大きいほど周波数は小さくなる。ひとつの回路の周波数が小さくなれば、二つの回路の周波数の差が大きくなる。そうすると出力される音が高くなるのだ。

もうひとつのアンテナは音のボリュームをコントロールする。基本はピッチアンテナと一緒だが、かけあわされた波はDCに変換される。そしてそれがアンプに入力され、音の大きさが調整される。手がボリュームアンテナに近ければ近いほど音は小さくなる。

テルミンを演奏するためにはアンテナと手の距離と音の高さ&大きさの関係を空で把握していなければならない。さらには静電容量はあらゆる要因によって変化する。手に汗を少しかいただけで音は変化してしまうらしい。よってテルミンは習得するのが大変難しいとされている。それだけに、テルミンが弾けるっていうのはかっこいいよな。




それにしても日本語って難しいよ・・・。物理用語あってるかどうか自信なし。
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