笛子、小号、长号等管乐器,要在一件乐器上吹出许多不同的音,它们是怎样发出声音,怎样变化音调并操纵自如的呢?其理论根据就是“管的定律”——管长决定音调,改变管长就可以改变音调。
管乐器的管有两类,一类是“开管”,即乐器的两端都是直接通大气的,如笛子,一端是第一个没有按住的音孔,另一端就是吹孔。另一类管是“闭管”,即一端封闭,只有一头是直接通大气的,如一些木管乐器的喇叭口或没按住的音孔,而吹嘴则把吹气口堵住了,因此是闭管。注意,“闭管”并不是两头都“闭”的,只闭一头。
当相同频率、相同强度、相同振动方向的一列前进波与一列反射波叠加时,就形成“驻波”,好像波驻扎不前,介质分子或物理量只是在原地变化其位置和大小而已。
声波在闭管和开管里形成的“驻波”是不一样的。在闭管里,闭的一端是“波节”,即这里的振动振幅最小,开的一端是“波腹”,这里的振动振幅最大。在“开管”情况下,管的两端都是波腹。因此,同样长的管子,开管和闭管形成的声波的频率和谐波数是不一样的。声振动通过开口处传递给管口外的空气,使管口附近的空气先振动,再通过介质(常常是空气)传到人的耳朵。因此,管子越粗,吹气用力越大,空气的振动能量也越大,发声就越响。
改变管乐器管长的方法有以下几种:
一种是在管上按设计开若干个孔,比如竹笛、箫、双簧管、长笛、短笛、唢呐等等。用手指按住或放开一些孔,则从吹口到第一个开孔之间的距离就是管长。当然它的发声频率还与其他许多因素有关,需要做许多修正。最重要的管长修正与管的形状和直径有关。我国晋朝的荀勖早就发现了这一点,而且给了定量的计算方法。
小号、圆号、大号都有若干个按键或旋钮,按下或不按下按键,旋转或不旋转旋钮,可以使支管附加部分或附加或不附加在原来管长上,使乐器能在三度或四度音程范围内改变音调。这种附加管长的方法,有用活塞式按键。当按下按键时,实际气路即管长就变长了。音调变低。还有一种附加管长的方法用的是旋钮,当旋拧过90°时,实际气路就变长了。
长号改变管长的办法最直截了当,把附加管“拉进拉出”就可以改变管长,所以也叫作拉管。只是管的长短没有客观依据,全凭经验和感觉,不易对准罢了。
原始的号是很长的,如一个圆号的管长有好几米,后来不知哪位聪明人想出把管子盘起来,一直至今。如今我国西藏喇嘛寺举行庆典时,还扛着两个极长的“管号”在吹哩!