Analizzatore armonico di König

R. König, Parigi; 1864-1872; 75x27x90 cm; ghisa, ottone, acciaio, legno, vetro specchiato

Tale apparato, presentato nel 1864 dal suo ideatore e costruttore R. Koenig, è basato sulla trasduzione acustico-ottica, attuata mediante capsule manometriche, di un suono analizzato da una serie di risonatori di Helmholtz e visualizzato mediante fiamme osservate in uno specchio ruotante.

L'apparecchio è composto da un supporto verticale in metallo portante otto risonatori sferici di Helmholtz accordati sulle prime otto armoniche di 128 Hz (128, 256, 384, 512, 640, 768, 896 e 1024 Hz). Ciascuno di essi è siglato da  König sul bordo dell'imboccatura dove è riporta la nota musicale eventualmente corrispondente (DO2, DO3, SOL3, DO4, MI4, SOL4, settima armonica e DO5). Ognuno, attraverso l'imboccatura auricolare e tramite tubi in gomma, comunica con una capsula manometrica che comanda una fiamma: sia i risonatori che le fiamme sono disposti verticalmente gli uni sopra gli altri, un poco obliquamente in modo che le fiamme non si sovrappongano e non si perturbino reciprocamente. Per lo stesso motivo i becchi sono di lunghezza decrescente. Subito sotto le otto capsule si trova la camera di distribuzione del gas dalla quale fuoriescono otto ugelli collegati alle capsule manometriche con tubi di gomma. Uno specchio a quattro facce ruotante manualmente è parte integrante dell'apparecchio: ha l'asse di rotazione parallelo ad una retta congiungente i becchi ed è da essi parzialmente separato con un doppio paravento che le contorna per minimizzare gli effetti perturbativi dell'aria mossa dallo specchio.

All'apparato era richiesto di provocare variazioni di ampiezza visibile nelle tracce luminose, a seguito dell'arrivo di un'onda sonora composta da una o più armoniche in risonanza con le cavità acustiche dello strumento; di non generarne nel caso opposto. Koenig lo presentò come un apparecchio adatto più alla dimostrazione che alla ricerca, poiché formato da risonatori fissi, non accordabili a piacimento. Propose, inoltre, di utilizzarlo per mostrare come, in genere, i suoni naturali non siano semplici: con le canne d'organo, con le corde vibranti, con l'ancia libera, per l'analisi della voce umana. L'aspetto dimostrativo dell'analizzatore, comunque, non impedì che esso fosse effettivamente utilizzato sia in laboratorio per l'analisi di suoni la cui complessità non era nota a priori, sia a scopo didattico, ad esempio durante le lezioni di Fisica Sperimentale tenute dal prof. Blaserna nella Regia Università di Roma.

Koenig costruì un secondo modello dello stesso strumento, più adatto all'uso di laboratorio, sostituendo i risonatori sferici di Helmholtz a frequenza fissa con 14 risonatori cilindrici telescopici a frequenza variabile (detti risonatori accordabili di König), tarati per le note musicali in modo da coprire l'intervallo di frequenze comprese fra il SOL1=96 Hz e il MI5=1280 Hz. Il costruttore insistette particolarmente sulle opportunità offerte da questo secondo apparato per l'analisi della voce umana, basandosi sull'esperienza di precedenti studi condotti col primo apparato.

Lo strumento conservato presso il Museo di Fisica, firmato da Rudolph König sulla manovella dello specchio ruotante, è in buone condizioni ed è stato sottoposto a restauro funzionale, riportandolo al pieno e corretto funzionamento. La risposta dello strumento si può agevolmente rendere visibile variando la frequenza di un segnale acustico sinusoidale: in condizioni di risonanza (a meno di qualche hertz dal valore nominale dei risonatori), viene alterato lo stato di quiete delle fiamme. La documentazione fotografica ottenuta per le otto differenti frequenze armoniche mostra come, aumentando la frequenza, le scie frastagliate compaiano e scompaiano iniziando dal basso verso l'alto. Mentre la precisione è buona, la sensibilità è insoddisfacente ad analizzare i suoni di ampiezza paragonabile al parlato di un conferenziere. Suonando un brano di musica classica a volume da concerto si possono notare perturbazioni contemporanee più o meno rapide e ampie di più fiamme.

(Daniele Rebuzzi)

 

Sistema di controllo della fiamma Risonatori cilindrici telescopici Analisi della voce umana Documentazione fotografica