笛子是利用空氣振動發(fā)聲和空氣柱共鳴的原理制成的.流動的氣體壓強減小,流速越快,壓強越小.
示例：飛機在跑道前進時,由于機翼上下表面特殊的設(shè)計,使得流過上表面得氣體流速大于下表面的氣體流速,因而下表面氣體對機翼的壓力大于上表面氣體對機翼的壓力,當(dāng)這個差值大于飛機的重量時,飛機就升空了.
笛子的發(fā)聲原理和這個是一樣的.當(dāng)我們吹笛子時,氣體從吹孔邊緣進入笛子內(nèi)部,在吹孔處做渦旋運動,這樣吹孔內(nèi)部的氣體壓強就減小,于是笛尾的氣體就向吹孔運動（這個速度很快的,要把空氣想象成很有彈性的東西,實際上也是這樣的）,在吹孔處發(fā)聲積壓,這個運動又造成吹孔處壓強增大,但是口風(fēng)又在繼續(xù)吹響吹氣（物理上叫激勵）,又把氣體推向笛尾,然后吹孔處壓強又減小,氣體又向吹孔運動,如此循環(huán),振動發(fā)出聲音.
大家不要把振動簡單的想象成這樣的機械運動,這樣笛子內(nèi)部的空氣振動形式是駐波,什么是駐波?這個東西我想編寫一個動畫程序來演示,不過今天是完不成的.簡單的說一下：橫波的駐波可以這樣形成：在墻上固定一個很有彈性質(zhì)量很小的的繩子的一段,手拿另一端上下運動,繩子上的波就是駐波.駐波的特點是：峰和谷相互轉(zhuǎn)換,就是說第一秒的峰在第二秒下降成谷,第一秒的谷在第二秒上升為峰.遠遠看來這個橫波駐留在原地踏步不前進,所以叫駐波.
但是空氣不是橫波,是縱波,縱波的駐波比較抽象,笛子內(nèi)部的縱波是沿著笛子振動的,它是這樣的：假設(shè)沿笛子內(nèi)部分布有a b c d e f.等好多點,某一時刻ace位置上空氣是稀疏的,壓強小,bdf位置上是密集的,壓強大；下一時刻ace位置處空氣變成密集的,壓強大,bdf兩點空氣變成稀疏的,壓強小,如此循環(huán),循環(huán)變化.固定看任何一點,這個地方的空氣是疏密交替變化的.這就是笛子內(nèi)的真實的振動.見示意圖 笛膜是怎樣振動的呢?理解了笛子內(nèi)部真實的駐波,這個問題就好理解了.笛膜下方的空氣也是疏密疏密交替變化的,這樣壓強就交替變化,而笛膜外界的壓強是恒定的,這就造成了膜的振動.笛子內(nèi)部笛膜處壓強大,笛膜向外界運動；笛子內(nèi)部笛膜處壓強小,笛膜就向下運動,這就是笛膜的振動.
因為笛子內(nèi)部的空氣運動是有阻力的,靠近笛子內(nèi)壁的氣體,振動速度慢,因為它受到笛子內(nèi)壁的阻力.就像河水一樣,越靠近岸邊的水流速度越慢.而笛子內(nèi)部中間的氣體沒有阻力,振動就快（嚴格說是有阻力的,因為靠近它的氣體必然距離笛子內(nèi)壁更近,而這部分氣體速度比中間氣體的速度慢,因而對中間的氣體有阻力）.這就是要把笛子內(nèi)壁做得很光滑的一個原因.當(dāng)?shù)炎觾?nèi)壁
對空氣阻力太大得時候,就會影響發(fā)音得靈敏度.嚴格的說,笛子內(nèi)部不是只有一個駐波,而是許多個駐波,所以笛子演奏出來的音不是單純的一個頻率,處于笛子內(nèi)中間部分的駐波起著決定作用,但是這還不是笛聲是好多頻率聲音的混音的主要原因,主要原因在于人的口風(fēng).
人的口風(fēng)里各個位置處的風(fēng)速是不一樣的,這樣就造成了笛子內(nèi)部的駐波振動有好多個.理論上說,你口風(fēng)里有多少個速度,笛子內(nèi)部就有多少個駐波,那么此時發(fā)出的聲音有多少個頻率.泛音是怎么吹來的呢?泛音是比較純的音了,泛音中其他頻率成分的音很少,原因就是吹泛音的時候口風(fēng)很細,口風(fēng)中的各部分氣流速度都很接近,所以吹出的頻率聽起來比較單一,這就是泛音.口風(fēng)的速度決定了主要頻率的高低.