克拉尼图形,又称“克拉德尼声音图案”,十八世纪,德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验,他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片,在上面均匀地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴,结果这些细沙自动排列成不同的美丽图案,并随着琴弦拉出的曲调不同和频率的不断增加,图案也不断变幻和越趋复杂——这就是著名的克拉尼图形。[1]
本质上是薄板的的固有横振动模式与外加激励源(例如楼主图中所示的扬声器所发出的声音)的共振:薄板的固有振动模式当中是有驻波模式的,当外加激励源的频率恰好与薄板的某个固有驻波振动模式的频率相同时,薄板会产生比较强烈的驻波的共振现象,由于驻波在波节处的振动幅度为0,撒在薄板上的沙子或者其他颗粒物就会聚集在波节处,从而形成一幅图案,即克拉尼图形。
简单的制作这样一个克拉尼板比较简单,可以DIY,参见以下B站视频:
如果想玩出不同的花样,需要自己不断尝试哈(金属板可以到机械加工场加工即可)~