共振(Resonance)

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共振(Resonance)
天主教曉明女子高級中學物理科李忠義老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

就物理學而言,共振是指系統(通常為一線性系統)常容易隨著一些特別的頻率而產生振動,這種現象稱為共振,這些特別的頻率稱為此系統的共振頻率(resonant frequencies or resonance frequencies)。當系統處在這些共振頻率的振動時,即使微小的振動最後也可能形成大幅度的擺動。

共振發生時,系統除儲存力學能外,並將力學能轉換成兩種(或以上)不同的形式儲存,其道理如同單擺擺動過程中,動能與位能之間的轉換。然而一般而言,系統隨著擺動的過程,力學能會逐漸損失,此現象稱為阻尼現象(damping)。當阻尼很小時,系統的共振頻率幾乎等於系統自身的自然頻率(natural frequency)。其中自然頻率是指無強迫性的擺動頻率,或系統振動時能形成駐波的頻率。系統的自然頻率常常是多樣性的,而且與眾不同。

所有振動或波動都會產生共振現象,有所謂機械共振(mechanical resonance)、聽覺共振(acoustic resonance)、電磁共振(electromagnetic resonance)、核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、電子自旋共振(electron spin resonance, ESR)。共振可以使系統產生特定頻率的振動(如樂器原理),除此之外,共振也可以從複雜頻率組合的振動中,挑選出特定頻率的振動。

值得一提的是,物體共振時未必會發出聲音,如地震時,建築物與地震波產生共振,但我們並沒有聽到建築物發出聲音。若物體共振時發出人類聽得見的聲音,那麼我們稱之為共鳴。

參考資料:
1.維基百科–共振 http://en.wikipedia.org/wiki/Resonance

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