第24回 言語聴覚士国家試験 第41問
音響学第24回
第24回 言語聴覚士国家試験 第41問(音響学)の正答は 1 です。電気喉頭を一端に密着(閉端)させ他端を開放(開端)した音響管は、片側閉管として共鳴する。
問題
ある電機喉頭の振動面を断面積が一様な音響管の一端に音が漏れないように装着し、音響管のもう一端から出力される音を室温で観測した際の振幅スペクトルを図に示す。電気喉頭による音源の基本周波数(Hz)と音響管の長さ(cm)との組み合わせで近いのはどれか。 (図表あり)
- 1.120Hz ― 17cm ✓
- 2.120Hz ― 14cm
- 3.150Hz ― 17cm
- 4.150Hz ― 14cm
- 5.180Hz ― 17cm
正答:1番
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解説
■ 正答:1番 — 基本周波数120Hz・音響管17cm
電気喉頭を一端に密着(閉端)させ他端を開放(開端)した音響管は、片側閉管として共鳴する。共鳴周波数は基本周波数(倍音間隔)と管長を反映するため、スペクトルの倍音間隔と共鳴ピーク位置の両方を読み取る。
【各選択肢の解説】
倍音間隔(微細な櫛状ピークの間隔):約120Hzごとに調波が並ぶ → 音源の基本周波数は120Hz。
共鳴ピーク(スペクトル包絡の山):約500Hz・1500Hz・2500Hzに現れ、奇数倍(c/4L, 3c/4L, 5c/4L)に対応する片側閉管の共鳴である。第1共鳴500Hz=c/4L=34000/(4×L)より、L=34000/2000=17cm。
1.120Hz ― 17cm — ✅正しい(=正答)。
2.120Hz ― 14cm — ❌ 管長が合わない。
3.150Hz ― 17cm — ❌ 倍音間隔が合わない。
4.150Hz ― 14cm — ❌ 両方合わない。
5.180Hz ― 17cm — ❌ 倍音間隔が合わない。
【試験対策ポイント】
片側閉管の共鳴周波数は f=(2n−1)c/4L(奇数倍)。第1共鳴=c/4L。室温の音速c≒340m/s=34000cm/sで、500Hz共鳴なら管長17cm。倍音間隔は音源の基本周波数を、共鳴ピーク(フォルマント)は管の形状・長さを反映するという二層構造の読み取りが要点。
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