使用NIST光谱数据库的氢声

时间:2013-02-02 11:46:04

标签: audio wolfram-mathematica physics

在视频The Sound of Hydrogen(原here)中,声音  使用NIST原子光谱数据库创建,然后将此编辑的数据导入Mathematica以调制正弦波。我想知道他是如何将网站上的数据转换为视频中显示的值(3:47 - top of the page),因为它与最初在网站上看到的完全不同。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

简短回答:这是不同的,因为在本教程中,采样率为8 kHz,而原始视频中的采样率可能更高。


答案很长:

我希望您在http://physics.stackexchange.comhttp://math.stackexchange.com上提出此问题,以便我可以使用公式...使用书签

javascript:(function(){function%20a(a){var%20b=a.createElement('script'),c;b.src='https://c328740.ssl.cf1.rackcdn.com/mathjax/latest/MathJax.js?config=TeX-AMS-MML_HTMLorMML.js',b.type='text/javascript',c='MathJax.Hub.Config({tex2jax:{inlineMath:[[\'$\',\'$\']],displayMath:[[\'\\\\[\',\'\\\\]\']],processEscapes:true}});MathJax.Hub.Startup.onload();',window.opera?b.innerHTML=c:b.text=c,a.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(b)}function%20b(b){b.MathJax===undefined?a(b.document):b.MathJax.Hub.Queue(new%20b.Array('Typeset',b.MathJax.Hub))}var%20c=document.getElementsByTagName('iframe'),d,e;b(window);for(d=0;d<c.length;d++)e=c[d].contentWindow||c[d].contentDocument,e.document||(e=e.parentNode),b(e)})()

使用MathJax渲染公式:

首先,请注意Rydberg formula如何提供氢的共振频率为$ \ nu_ {nm} = c R \ left(\ frac1 {n ^ 2} - \ frac1 {m ^ 2} \右)$其中$ c $是speed of light而$ R $是Rydberg constant。最高频率为$ \ nu_ {1 \ infty} \约3000 $ THz,而对于$ n,m \ to \ infty $基本上没有下限,但是如果你限制自己Lyman series($ n = 1 $)和Balmer series($ n = 2 $),下限为$ \ nu_ {23} \约400 $ THz。这些是与光相对应的电磁频率(不完全在visual spectrum(范围从430-790 THz),有一些红外和大量的紫外线,你看不到)。 “minphysics”现在只是将这些频率视为重新映射到human hearing range(约20-20000 Hz)的声音频率。

但正如视频所述,并非所有这些频率都以相同的强度共振,而http://nist.gov/pml/data/asd.cfm的数据也包括振幅。对于频率$ \ nu_ {nm} $让我们调用强度$ I_ {nm} $(强度是幅度平方,我想知道视频是否正确对待)。然后你的信号就是

$ f(t)= \ sum \ limits_ {n = 1} ^ N \ sum \ limits_ {m = n + 1} ^ M I_ {nm} \ sin(\ alpha(\ nu_ {nm})t + \ phi_ {纳米})$

其中$ \ alpha $表示频率重新缩放(可能是线性的,如$ \ alpha(\ nu)=(20 +(\ nu-400 \ cdot10 ^ {12})\ cdot \ frac {20000-20} { (3000-400)\ cdot 10 ^ {12}})$ Hz)和可选阶段$ \ phi_ {nm} $可能等于零。

为什么听起来略有不同?可能实际视频使用的采样率高于教程视频中使用的8 kHz。