什么是共振?我们可以利用共振原理做些什么?

什么是共振?我们可以利用共振原理做些什么?
什么是共振?我们可以利用共振原理做些什么?

什么是共振?我们可以利用共振原理做些什么?
共振（resonance）
共振是指一个物理系统在其自然的振动频率（所谓的共振频率）下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势.自然中有许多地方有共振的现象.人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象.一些共振的例子比如有：乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中 基底膜的共振,电路的共振等等.
一般来说一个系统（不管是力学的、声响的还是电子的）有多个共振频率,在这些频率上振动比较容易,在其它频率上振动比较困难.假如引起振动的频率比较复杂的话（比如是一个冲击或者是一个宽频振动）一个系统一般会“挑出”其共振频率随此频率振动,事实上一个系统会将其它频率过滤掉.
共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语.共振的定义是两个振动频率相同的物体,当一个发生振动时,引起另一个物体振动的现象.
共振在声学中亦称“共鸣”,它指的是物体因共振而发声的现象,如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声.
在电学中,振荡电路的共振现象称为“谐振”.
产生共振的重要条件之一,就是要有弹性,而且一件物体受外来的频率作用时,它的频率要与后者的频率相同或基本相近.从总体上来看,这宇宙的大多数物质是有弹性的,大到行星小到原子,几乎都能以一个或多个固有频率来振动.
共振不仅在物理学上运用频率非常高,而且,共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一,所以在某种程度上甚至可以这么说,是共振产生了宇宙和世间万物,没有共振就没有世界.
我们都知道,宇宙是在一次剧烈的大爆炸后产生的.而促使这次大爆炸产生的根本原因之一,便是共振.当宇宙还处于浑沌的奇点时,里面就开始产生了振荡.最初的时候,这种荡振是非常微弱的.渐渐地,振荡的频率越来越高、越来越强,并引起了共振.最后,在共振和膨胀的共同作用下,导致了一阵惊天动地的轰然巨响,宇宙在瞬间急剧膨胀、扩张,然后,就产生了日月星辰,于是,在地球上便有了日月经天、江河行地,也有了植物蓬勃葳蕤、动物飞翔腾跃.
共振不仅创造出了宏观的宇宙,而且,微观物质世界的产生,也与共振有着密不可分的干系.从电磁波谱看,微观世界中的原子核、电子、光子等物质运动的能量都是以波动的形式传递的.宇宙诞生初期的化学元素,也可以说是通过共振合成和产生的.有一些粒子微小到简直无法想象,但它们可以在共振的作用之下,在100万亿分之一秒的瞬间,互相结合起来,于是新的化学元素便产生了.因为宇宙中这些粒子的生成与共振有着如此密切的关系,所以粒子物理学家经常把粒子称为“共振体”.
既然共振是宇宙间一切物质运动的一种普遍规律,人及其它的生物也是宇宙间的物质,当然共振也是普遍存在于这些生命中了.
人除了呼吸、心跳、血液循环等都有其固有频率外,人的大脑进行思维活动时产生的脑电波也会发生共振现象.类似的共振现象在其它动物身上也同样普遍地存在着.我们喉咙间发出的每个颤动,都是因为与空气产生了共振,才形成了一个个音节,构成一句句语言,才能使我们能够用这些语言来表达我们的情感和进行社会交往.
许多动物身上还存在着其它一些形式的共振现象.炎热的午间,蝉儿发出的“知了、知了”声；宁静的夜晚,蟋蟀发出的“叽—嘶”声；还有不知疲倦的大肚子蝈蝈的鸣叫声,尽管这些昆虫的声调大不相同,但其中的共同之处都是借助了共振的原理,都是靠摩擦身体的某一部位与空气产生共鸣而发声.除了昆虫之外,鸟类也是巧妙地运用着共振来演奏生命之曲的大师,它们运用共振所发出的圆润婉转的鸣叫声,是自然界生命大合唱中最为优美的声部和旋律.因此,可以这么说,如果没有共振,世界将会失去多少天籁、大地将会变得多么死寂!
其实更为重要的是,共振能充当地球生物的保护神.我们知道,紫外线是太阳发出的一种射线,它们如果大举入侵地球,人类及各种生物势必遭受极大的危害,因为过量的紫外线会使生物的机能遭到严重的破坏.不过不用担心,我们有大气层中的臭氧层,是它们借助于共振的威力,阻止了紫外线的长驱直入.当紫外线经过大气层时,臭氧层的振动频率恰恰能与紫外线产生共振,因而就使这种振动吸收了大部分的紫外线.所以,共振能使大气中的臭氧层变得如防晒油一样,保证我们不至于被射线的伤害.
另外,共振还能使地球维持在适当的温度,给地球生命创造出一个冷热适宜的生长环境.因为虽然经过臭氧层的堵截围追,但仍有少部分紫外线能够成功地突破层层防线,到达地球表面.这部分紫外线经过地球吸收后,能量减少,变为红外线,扩散回大气中.而红外线的热量,又恰好能和二氧化碳产生共振,然后被“挽留”在大气层中,使大气层保有一定温度,让万物在温暖和煦的环境中孕育成长.
俗话说万物生长靠太阳,其实也可以这么说：万物生长靠共振.因为我们所熟知的植物的光合作用,亦是叶绿素与某些可见光共振,才能吸收阳光,产生氧气与养分.所以没有共振,植物便不能生长,人类和许多动物也就因此会失去了食物的来源.也就是说,没有共振,地球上的生命便不能长期存在.
共振还是一个善于使用色彩和色调的魔幻绘画师,把我们所看到的每一件物体都神奇地染上了颜色,使我们这个世界变得五彩斑斓、艳丽缤纷.钠光是黄的,因为钠原子的振动产生所产生的是黄色的光.水银原子的振动发出蓝光.氖原子送出的振动到了你眼中,就成为了红色.在地面,共振也把所有的物体都染上了各式各样的颜色,从花卉到水果.红苹果把太阳光中我们称为蓝光和绿光的振动频率吸收了,因此我们看到的它就是红艳艳的、令人馋涎欲滴的样子.绿叶中的叶绿素分子的振动频率在太阳的红光及蓝光范围,所以共振把这两种颜色都“贪污”了,而只把绿的颜色反射入我们的眼里,因此树叶看上去便是生机盎然浓绿或嫩绿.也是这同一片叶子,到了秋天的时候,它被共振所“贪污”的却是绿光,因而这时反射出的是或黄或红的色彩,映衬出秋天的苍凉和凄美.就是那种很虚幻的彩虹也是因为有了共振,才有了赤橙黄绿青蓝紫.因此,我们的生活中有着如此美丽迷人的花红柳绿、斑斓烂漫,也无不是拜共振之所赐.