麦克风由Microphone 音译而来,它是一种把声音转换为电子信号的换能器,中文名是传声器。如今,麦克风很普及,连小孩子都认识,电视节目中有各式各样的麦克风,有带手把球状的老式麦克风,还有别在主持人领子上的像别针一样的迷你麦克风。麦克风最重要的作用就是扩大音量。最早的麦克风是液基麦克风(即水麦克风),那么,什么是水麦克风?难道水还能用来放大记录声音吗?
液基麦克风是贝尔研制出来的,相信大家对贝尔都比较熟悉了,他曾发明我们日常生活中不可忽视的一样东西——电话。19世纪末,贝尔发明了电话,他发现在语音传输时的杂音过多,不够清晰。当时用固体作为传声器,很难克服这些问题。
贝尔开始寻求别的解决途径,改用液体作为传声器如何呢?液体的密度高、声音传播快,这是它的优点。那么,液体的传声效果怎么样呢?液流对声音的反应是否敏感呢?法国物理学家萨伐尔曾仔细研究过液流的性质,他发现在一般情况下,水流动时有两部分,开始是连续的,这部分透明而稳定,接下来,水流越来越细,虽然看起来仍是一体,没有间断,实则分离为一串串液滴。当外界有声音时,比如你拿一个音叉去碰流出水流的管子,水流就会提前断裂为水滴,这说明水对声音很敏感,可以作为传声器材质。其原因很好解释,下落后,水流的能量被消耗,原本较弱的声音被放大了。
有了理论依据,贝尔动手准备制作器材:一根一边带有旁枝的金属管、一只喇叭、橡皮膜、底座。将它们组装起来后,整只金属管被固定在一块底座上,这就是最早的液基麦克风。产品被做出来了,不过,这个装置只能说勉强够用,放大后的声音只能被简单识别,无法保证音质。
幸好,江山倍有才人出,1876年,埃米尔·贝利纳(Emil Berliner)发明了碳精电极传声器,到了20世纪后,传感器技术发展得更加完善,电阻被电感与静电式换能元器件取代。电感原理又衍生出两大类传声器——动圈式和锅带式传声器。科技的发展总是带动产品的推陈出新,相信有一天,数字化的麦克风会代替如今的模拟技术麦克风而成为主流。
参考文献:《奇妙的物理学》, A·瓦尔拉莫夫、 L·阿斯拉马卓夫、潘士先,《科学世界》, 2014-05-03.