提到乐器，大家可能想到的是钢琴、吉他、小提琴、长笛……然而，人类的脑洞远不止于此，在我们身边还有许多造型奇特、音色诡异、玩法炫酷的奇葩乐器。今天，小编就来给大家介绍两种奇葩的乐器，以及它们蕴含的科学原理。小声告诉大家，其中一个还能在我们北京科学中心找到哦！萌萌的电音小蝌蚪—otamatone首先登场的是萌萌的“电音小蝌蚪”。怎样，有没有被它萌到？这个乐器叫otamatone，是一种电子乐器，它以八分音符的形状为原型设计，又酷似小蝌蚪，深受年轻人喜爱。otamatone的操作方法有点像二胡，通过按压杆部的条形压力感应器就可以发声，按压的位置越高，音调越低；按压的位置越低，音调就越高。演奏者还能通过调整“小蝌蚪”嘴部的口型来改变音色，使它发出“哇”或“呜”的声音。作为电子乐器，它的声音不是由人拨动琴弦产生，而是由电路产生。当人按压条形压力传感器的特定部位时，传感器会把带有位置信息的信号传递给芯片。芯片接收到位置信息后，会根据人按压位置的不同一一对应地产生特定频率的周期性电信号，这个信号的频率便是按压位置对应音调的频率。然而，由于芯片运行的电压很低，其自身性能也有限，只能产生十分微弱的信号，以至于它几乎无法带动扬声器振动，这时就需要功率放大器来帮忙。功率放大器是一种十分实用的芯片，它可以接收低功率的电信号，经过其内部电路的处理，再输出大功率的信号，而且还能保证放大前后的信号波形、频率都一致，不会使信号失真、变形。信号经过功率放大器放大后，来到扬声器内的线圈，由于信号是周期性的，线圈也会周期性地通过磁场推动扬声器，使扬声器按照信号的频率振动起来。我们都知道，不同音调的声音是由于物体以不同频率振动产生，于是，扬声器便发出了特定音调的声音。otamatone的结构及原理演奏者通过以一定节奏按压条形压力传感器上的不同位置，就可以控制otamatone奏出各式各样的音乐。otamatone最大的特点便是它那可张可合的“小嘴巴”了，这个小嘴巴的部分实际上是共鸣腔，共鸣腔可以聚拢声音，使其内部的空气与实际发声的部分（扬声器）一同振动。在空气的带动下，声音被进一步放大，变得更加洪亮。人的口腔、吉他的木制音箱、二胡底部的音箱，都属于共鸣腔。然而，otamatone的共鸣腔与二胡和吉他不同，它可以像人的口腔一样改变形状，一旦形状改变，声音也会发生变化，就如同人通过口腔形状变化发出不同的声音一样。这也是otamatone广受大家喜爱的原因之一。电容器也能当乐器—特雷门琴下面介绍的这种乐器可不一般，它是世界上第一个电子乐器，由前苏联物理学家利夫·特尔门（LevTermen）教授于年发明。同为电子乐器的otamatone见到它，都得叫一声“前辈”。特雷门琴最大的特点就是不用接触就能演奏，只需要在琴附近按照一定姿势挥舞手掌即可，有点像指挥的动作，这也是迄今为止唯一一种不用接触就能演奏的乐器。在湖南卫视的一期综艺节目上，歌手周笔畅还曾经演奏过这种乐器，惊艳全场。怎样，是不是很酷炫呢？下面就让小编为大家介绍下特雷门琴的结构和原理吧。作为一款琴，肯定少不了“琴键”啦，图中那根直直立起的“天线”便是特雷门琴的“琴键”。不过，这个琴键既不用人的手去击打，也不用去拨动，甚至根本不用接触到它，摆个姿势就能响。当演奏者的手靠近这根天线时，琴发出声音的音调会变高；当手远离它时，音调会变低。然而，这还不足以使特雷门琴演奏出优美的乐曲，演奏者还需要用另一只手控制一侧的环形天线。当手靠近环形天线时，音量会变小；当手远离环形天线时，音量会增大。这样，通过一手控制音调，一手控制音量就可以完美地进行演奏了。作为电子乐器，特雷门琴内部由十分复杂的电路构成，其中包括了音调控制与调节电路（外接直天线）、音量控制电路（外接环形天线）、滤波器和放大器、扬声器四大部分。它们分别负责调控音调、调控音量、放大电信号，将放大后的电信号转换为人们可听见的声音。音调控制与调节电路的作用是产生特定频率的周期性电信号，具体包括三个部分：音调可变振荡器（外接直天线）、音调参考振荡器、混频器。其中，最最最核心的部分便是音调可变振荡器，也就是与直天线相连接的部分。这部分电路可以看作一个LC回路。LC回路是用来产生某一频率周期性电信号的装置，由一个电感器（L）和一个电容器（C）组成。LC回路一开始电容器被充上电，它的极板上带有许多电荷，电荷被释放，在回路中定向运动形成电流，电流通过电感后，由于电流的磁效应，会在电感内产生磁场。但是电容器中的电荷很快就会被释放完，一旦电荷快释放完，回路中的电流就会迅速减小，电感中的磁场也会随之减小，于是电感的特性开始被凸显出来。电感有一个特点，它倾向于维持内部磁场不变，一旦磁场变大、变小或是改变方向，电感内部都会形成一个感应磁场来抗拒这种变化。物理学告诉我们，电流与磁场永远是互相呼应，密不可分的，于是，由于感应磁场的存在，电路中也会产生感应电流。在感应电流的带动下，电路中的电流不会立即消失，而是维持一段时间，当电荷运动到电容器极板时会积聚在极板上，电容器再次被充上电。充上电的电容器会再次释放电荷，如此形成循环。一旦循环形成，就会产生频率一定的周期性电信号，而且这个频率与电容器和电感器的特性有关。简化版原理图特雷门琴调节音调的部分便是LC回路中电容器的部分，人体、直立天线、内部电路共同构成了一个LC回路。演奏者通过改变手与天线的距离，可以改变电容器电容的大小，进而改变LC回路中周期电信号的频率。而这个频率最终会被音调参考振荡器、混频器调制，再经放大器和扬声器转变为一定音调的声音，被我们听到。实际音高调节部分电路而音量调节的原理和音调调节类似，人体和环形天线构成一个电容器，演奏者通过改变手到环形天线的距离来改变LC回路中电信号的频率。之后，复杂的电路会把这个频率信号“翻译”成放大器可识别的音量大小信号。放大器可根据传来的信号来调整输出信号功率的大小，功率越大，音量就越大。音量调节部分电路了解完特雷门琴的发声原理后有没有大吃一惊呢？没想到外形看起来如此简约的乐器背后竟然有如此高深、复杂的原理。在北京科学中心主题馆一层临时展厅里就有一台特雷门琴，感兴趣的小伙伴不妨来我们的展厅看一看，亲自感受下这种电子乐器的魅力吧！

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