笛子、小號(hào)、長(zhǎng)號(hào)等管樂器,要在一件樂器上吹出許多不同的音,它們是怎樣發(fā)出聲音,怎樣變化音調(diào)并操縱自如的呢?其理論根據(jù)就是“管的定律”——管長(zhǎng)決定音調(diào),改變管長(zhǎng)就可以改變音調(diào)。
管樂器的管有兩類,一類是“開管”,即樂器的兩端都是直接通大氣的,如笛子,一端是第一個(gè)沒有按住的音孔,另一端就是吹孔。另一類管是“閉管”,即一端封閉,只有一頭是直接通大氣的,如一些木管樂器的喇叭口或沒按住的音孔,而吹嘴則把吹氣口堵住了,因此是閉管。注意,“閉管”并不是兩頭都“閉”的,只閉一頭。
當(dāng)相同頻率、相同強(qiáng)度、相同振動(dòng)方向的一列前進(jìn)波與一列反射波疊加時(shí),就形成“駐波”,好像波駐扎不前,介質(zhì)分子或物理量只是在原地變化其位置和大小而已!
聲波在閉管和開管里形成的“駐波”是不一樣的。在閉管里,閉的一端是“波節(jié)”,即這里的振動(dòng)振幅最小,開的一端是“波腹”,這里的振動(dòng)振幅最大。在“開管”情況下,管的兩端都是波腹。因此,同樣長(zhǎng)的管子,開管和閉管形成的聲波的頻率和諧波數(shù)是不一樣的。聲振動(dòng)通過開口處傳遞給管口外的空氣,使管口附近的空氣先振動(dòng),再通過介質(zhì)(常常是空氣)傳到人的耳朵。因此,管子越粗,吹氣用力越大,空氣的振動(dòng)能量也越大,發(fā)聲就越響!
改變管樂器管長(zhǎng)的方法有以下幾種:
一種是在管上按設(shè)計(jì)開若干個(gè)孔,比如竹笛、簫、雙簧管、長(zhǎng)笛、短笛、嗩吶等等。用手指按住或放開一些孔,則從吹口到第一個(gè)開孔之間的距離就是管長(zhǎng)。當(dāng)然它的發(fā)聲頻率還與其他許多因素有關(guān),需要做許多修正。最重要的管長(zhǎng)修正與管的形狀和直徑有關(guān)。我國(guó)晉朝的荀勖早就發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn),而且給了定量的計(jì)算方法。
小號(hào)、圓號(hào)、大號(hào)都有若干個(gè)按鍵或旋鈕,按下或不按下按鍵,旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)旋鈕,可以使支管附加部分或附加或不附加在原來管長(zhǎng)上,使樂器能在三度或四度音程范圍內(nèi)改變音調(diào)。這種附加管長(zhǎng)的方法,有用活塞式按鍵。當(dāng)按下按鍵時(shí),實(shí)際氣路即管長(zhǎng)就變長(zhǎng)了。音調(diào)變低。還有一種附加管長(zhǎng)的方法用的是旋鈕,當(dāng)旋擰過90°時(shí),實(shí)際氣路就變長(zhǎng)了!
長(zhǎng)號(hào)改變管長(zhǎng)的辦法最直截了當(dāng),把附加管“拉進(jìn)拉出”就可以改變管長(zhǎng),所以也叫作拉管。只是管的長(zhǎng)短沒有客觀依據(jù),全憑經(jīng)驗(yàn)和感覺,不易對(duì)準(zhǔn)罷了。
原始的號(hào)是很長(zhǎng)的,如一個(gè)圓號(hào)的管長(zhǎng)有好幾米,后來不知哪位聰明人想出把管子盤起來,一直至今。如今我國(guó)西藏喇嘛寺舉行慶典時(shí),還扛著兩個(gè)極長(zhǎng)的“管號(hào)”在吹哩!