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• 自然界的聲音通常可以被分解成頻率不同的正弦波組合，基音是頻率最低的正弦波；泛音則是頻率為基音整數倍的正弦波。
• 在吉他探究實驗中，將以科學方法探討音調高低的變因，並從中學習實驗數據的篩選、分類、及建模。
• 科學探究的歷程須引入既有的科學原理及主觀判斷，才能讓探究的結果更有依據、結論更具意義。

 
讀者們喜歡聽吉他演奏嗎？當表演者在舞臺上彈奏吉他時，不同音高組合成的旋律總是令人不禁沉浸在其中。我們所聽見的聲音，通常可以被分解成頻率不同的正弦波組合。其中，基音（fundamental tone）是頻率最低的正弦波，通常反應出聲音的音調；泛音（overtone）則是頻率為基音整數倍的正弦波，影響聲音的音色。不過，人類所聽到的音調高低，是否真的都取決於基音頻率（fundamental frequency）？「消失的基音」是否仍可能被聽到？
 
在「吉他頻率」探究實驗中，我們能夠實際體驗科學探究歷程所涉及的要素。
 

吉他頻率探究實驗

我們可以實際透過科學方法檢驗音調高低的變因，例如新莊高中退休物理教師吳原旭設計的「吉他頻率」探究實驗。在實驗開始前可以先使用手機或平板，下載一款名為「phyphox」的免費應用程式（app），並選擇「聲譜」功能以測量聲音的頻率，再由教師按壓吉他第五弦的不同位置彈出聲音。
 
按壓九種不同弦長設定（編號），並記錄11組手機或平板所測到的頻率（表一）。
 

表一｜按壓吉他第五弦時不同弦長的頻率（資料來源：吳原旭提供）

 
根據表一的測量數據，請問：
1.每種弦長設定的平均頻率各是多少？計算平均值之前，是否需進行篩選？若需要，篩選的依據為何？
2.從弦長與頻率的數據，可歸納出何種結論（規律性）？是否符合那些物理原理呢？
3.從數據中，可發現那些違反上述規律性的「異象」（anomaly）呢？
 

吉他頻率數據分析前的篩選、分類

分析表一顯示的11組數據時，須考量的因素如下：
 
1. 將數據進行平均前先檢視數據的一致性，而非一股腦地全部納入平均，避免因測量者的人為錯誤導致數據偏差。……【更多內容請閱讀科學月刊第649期】