笛子、小號、長號等管樂器,要在一件樂器上吹出許多不同的音,它們是怎樣發出聲音,怎樣變化音調并操縱自如的呢?其理論根據就是“管的定律”——管長決定音調,改變管長就可以改變音調。
管樂器的管有兩類,一類是“開管”,即樂器的兩端都是直接通大氣的,如笛子,一端是第一個沒有按住的音孔,另一端就是吹孔。另一類管是“閉管”,即一端封閉,只有一頭是直接通大氣的,如一些木管樂器的喇叭口或沒按住的音孔,而吹嘴則把吹氣口堵住了,因此是閉管。注意,“閉管”并不是兩頭都“閉”的,只閉一頭。
當相同頻率、相同強度、相同振動方向的一列前進波與一列反射波疊加時,就形成“駐波”,好像波駐扎不前,介質分子或物理量只是在原地變化其位置和大小而已。
聲波在閉管和開管里形成的“駐波”是不一樣的。在閉管里,閉的一端是“波節”,即這里的振動振幅最小,開的一端是“波腹”,這里的振動振幅最大。在“開管”情況下,管的兩端都是波腹。因此,同樣長的管子,開管和閉管形成的聲波的頻率和諧波數是不一樣的。聲振動通過開口處傳遞給管口外的空氣,使管口附近的空氣先振動,再通過介質(常常是空氣)傳到人的耳朵。因此,管子越粗,吹氣用力越大,空氣的振動能量也越大,發聲就越響。
改變管樂器管長的方法有以下幾種:
一種是在管上按設計開若干個孔,比如竹笛、簫、雙簧管、長笛、短笛、嗩吶等等。用手指按住或放開一些孔,則從吹口到第一個開孔之間的距離就是管長。當然它的發聲頻率還與其他許多因素有關,需要做許多修正。最重要的管長修正與管的形狀和直徑有關。我國晉朝的荀勖早就發現了這一點,而且給了定量的計算方法。
小號、圓號、大號都有若干個按鍵或旋鈕,按下或不按下按鍵,旋轉或不旋轉旋鈕,可以使支管附加部分或附加或不附加在原來管長上,使樂器能在三度或四度音程范圍內改變音調。這種附加管長的方法,有用活塞式按鍵。當按下按鍵時,實際氣路即管長就變長了。音調變低。還有一種附加管長的方法用的是旋鈕,當旋擰過90°時,實際氣路就變長了。
長號改變管長的辦法最直截了當,把附加管“拉進拉出”就可以改變管長,所以也叫作拉管。只是管的長短沒有客觀依據,全憑經驗和感覺,不易對準罷了。
原始的號是很長的,如一個圓號的管長有好幾米,后來不知哪位聰明人想出把管子盤起來,一直至今。如今我國西藏喇嘛寺舉行慶典時,還扛著兩個極長的“管號”在吹哩!