ルドルフ・ヴェルナーによるカール・ヴェルナーの音韻論研究装置の説明
カール・ヴェルナーの音響測定研究装置は、エジソン社製の蓄音機とアルミ箔で構成され、蓄音機のシリンダーにアルミ箔が押し付けられた痕跡を測定するための2つの測定装置が設置されています。1つはシリンダーの円周方向の測定用、もう1つは半径方向の測定用です。蓄音機とその使用法は読者に馴染みのあるものと想定しています。これらの装置はいずれも極めて精密な測定ができるよう設計されており、蓄音機のシリンダーに容易に着脱できるようになっています。図Iは、シリンダーの円周方向の測定装置を模式的に表したものです。図中の1は蓄音機のシリンダーで、その上端には、誇張された寸法で断面に示された波線があり、これはアルミ箔が「チャージ」されている、つまり蓄音機に向かって話すことで生じた痕跡が刻まれていることを示しています。スケッチに示されているギアとネジを通じて、蓄音機ローラー 1 とシャフト 2 の間に運動関係が確立されており、ローラーの 1 回転がシャフト 2 の 1344 回転に相当します。
後者の軸には分割された測定ディスク3が取り付けられており、測定精度の要求度に応じて、分割数を調整することができます。測定ディスクの円周が100分割されていると仮定します。上記の式から、測定ディスクが1回転すると、ローラーは部分回転運動を生じ、この回転角は0.5°となります。 1/1344 × 360° = 0.2679°。測定ディスクの部分的な回転、例えば1/100回転（3.6°）は、ローラーの角度回転をわずか1/100×1/1344× 3609 = 0.002679°である。KVは、より大きなスケールで錫箔の刻印を作る際に、便宜上、波線の中心線と一致する展開された周縁線に対応する直線上に刻印を描いた[1]。KVの装置における波刻印を通る平衡線の直径は約142½ m/mであるため、上述の蓄音機シリンダーの角度回転 = 0.2679°および0.002679°は、直線に対応する。 それぞれの変位142 1/2×π/1344=∼448/1344＝1/3m/mと142 1/2×π/1344 × 100=∼448/134900＝1/300=m/m。前述のように、測定ディスクは、円周上に任意の数の部品を備えたシャフト2上に配置できます。そして、これらのディスクを回転させることにより、ローラーの任意の大きさの円運動（角度回転）を発生させることができ、図では波線の対応する直線変位を生成できることは明らかです。
前述のように、読み取り精度はある程度の精度で行えると述べられていますが、これは単に、錫箔の刻印が、より大きなスケールでもより小さなスケールでも、一定の精度で作成できることを意味します。測定ディスクを1目盛りずつ回転させることによって、波形の刻印が針の下を進むことができると述べられていますが、 1/300、2/300、3/300m/mなど、測定単位を置き換える波線のグラフ表現は明らかである。 1/300 1 m/m を 1 m/m とすると、下記の測定装置で測定した波の高さにも同じ測定単位を使用した場合、この画像の 300 倍に拡大されます。
ガイドされる針の上端には、指示された軸を中心に傾斜する傾斜鏡2の背面にある短い突起が載っている。鏡の重心は、背面の突起が針の上端をわずかに押すように配置されている。蓄音機ローラーの回転により、錫箔の波形の刻印が針の下を通過し、それによって針が上下し、傾斜鏡が垂直面から多少ずれる。波線の中心線からの垂直方向の偏差は、このようにして角度運動に変換されます。望遠鏡3. を用いることで、鏡ガルバノスコープと同様に、鏡の角度運動、ひいては指針の垂直方向の運動、すなわち波線の中心線からの垂直方向の偏差を測定することができます。測定を簡便に行うために、望遠鏡は鏡に非常に近い位置に配置され、観測者は観測を中断することなく測定ディスクを回転させることができます。同じ理由から、望遠鏡は鏡ガルバノスコープのように鏡に対して垂直に向けられるのではなく、鏡の中心に垂直な線から適切な水平方向の角度偏差で配置されます。これにより、望遠鏡に映る、装置から離れた位置に配置されたスケール4. の鏡像が観測者に隠れることがなくなります。
ローラーの外側のどこかに固定測定装置を設置して波線の半径を測定する場合、ローラーを測定ディスクで回転させることで、波線のどの点においても中心線からの垂直方向の偏差を測定できることは明らかである。この測定装置は図IIに示されている。垂直にガイドされた針1は、その下端が錫箔の刻印を作成したピンと全く同じ形状と厚さを持ち、この端が波状の軌道上に載っている。ガイドされる針の上端には、指示された軸を中心に傾斜する傾斜鏡2の背面にある短い突起が載っている。
鏡の重心は、背面の突起が針の上端をわずかに押すように配置されている。蓄音機のシリンダーを回転させると、箔に刻まれた波形の痕跡が針の下を通過し、針が上下に動き、傾斜鏡が垂直面から多少ずれます。こうして、中心線からの波形の垂直方向のずれが角度運動に変換されます。望遠鏡3を用いることで、鏡式ガルバノスコープと同様に、鏡の角度運動、ひいては針の垂直方向のずれ、つまり中心線からの波形の垂直方向のずれを測定することができます。測定を簡便に行うために、望遠鏡は鏡に非常に近い位置に設置され、観測者は観測を中断することなく測定ディスクを回転させることができます。同じ理由から、望遠鏡は鏡式ガルバノスコープのように鏡に対して垂直に向けられるのではなく、鏡の中心に垂直な線から適切な水平方向の角度で配置されます。これにより、装置から離れた場所に設置されたスケール 4 の鏡像 (望遠鏡で見える) が、観察者に隠れることがなくなります。傾斜鏡の移動比は、針の垂直移動 = 1/2 m/m で鏡が約 10° 角度偏向するようなものになります。鏡への光線の入射角 = 出射角であるため、鏡 ガルバノスコープの場合と同様に、スケールから鏡への光線は 2 倍の角度 (この場合は 20°) を通過します。スケールが鏡の軸を通る中心線から 5 メートルの垂直距離に設置され、その鏡像が望遠鏡で見えるようにすれば、これは普通のリビングルームで簡単に行うことができます。寸法では、傾斜鏡が合計10°偏向すると、望遠鏡の接眼レンズの水平糸がスケールの鏡像の下端と上端を覆うような比率でスケールの鏡像が上下するのが見えます。これは、高度が約1,750メートルで、床から適切な高さに設置します。スケールを 150 分割し、75 部分がゼロ ラインより上、75 部分が下になるようにし、スケールにマークを付けると同時に、動きの反転に対する小さな補正を導入すると、垂直偏差は望遠鏡を通して1 / 300 m/m の精度で直接読み取られます。望遠鏡の構造によりスケールの細かい分割が観察できる限り、傾斜鏡からスケールをより大きなまたはより小さな距離に配置することで、偏差をより正確な値で読み取ることができることは明らかです。KV の装置を使用する手順は次のとおりです。適切な測定ディスク、スケール、および傾斜鏡からの距離を選択することにより、波線を測定する精度が事前に決定されます。目盛りは、床からの高さに調整されます。望遠鏡で観察される鏡像の中心（ゼロライン）が、測定ディスクを数回回転させて傾斜鏡を振動させたときに、望遠鏡の接眼レンズの水平線に対して上下に均等にずれる高さです。この調整は実験によって簡単に実現できます。装置を調整し、波線の偏差を読み取ることができる。測定ディスクを回転させて波線を針の下まで進めていくと、望遠鏡で読み取った垂直偏差が、紙片に水平線からプロットされる。
図IIIに示すように、波線の点を多数特定することで、それらを結ぶ線を引くことが容易になり、より大きなスケールで波線の忠実な再現が可能になる。図IIIはKVの現存する論文に見られる波形図の複製であり、刻印によると「ské」という単語の「e」の断片である。この波形図では、KVが作成した他のすべての波形図と同様に、波線の水平方向と垂直方向の倍率を同じにしておらず[2]、波線の垂直方向の倍率をかなり高くしている。これは明らかに、連続する波の形状の偏差が非常に顕著になるようにするためである。したがって、この画像はアルミ箔の刻印を忠実に再現したものではなく、波線を強く圧縮した画像として現れる。
脚注
[編集]- ↑ 1889年12月17日付のフォルヒハマー宛の手紙の中で、KVはこう述べている。「私はあなたに、音波周期の波は直線にならないと述べ、図面でも示しました。膜は、音による振動に加え、同時に上下に独自の振動も起こすため、音波は上下に長く、多少急峻な波として横たわります。しかし、この波は非常に平坦なので、音波周期が占める比較的短い距離は、特に誤差なく直線とみなすことができます。しかし、この直線は平衡線と平行であるとは決して考えられません。平衡線は、膜の独自の振動曲線の縦座標も直交する直線でなければなりません。…望遠鏡の0点から曲線までの上下の垂直距離を計算する私の読み取り装置は、未知の平衡線と≠である直線を与えると私は考えています。」
- ↑ KVの手紙から、彼は通常、波長については約62倍、波高については約2400倍の倍率を使用していたことがわかります。
原文の著作権・ライセンスは別添タグの通りですが、訳文はクリエイティブ・コモンズ 表示-継承ライセンスのもとで利用できます。追加の条件が適用される場合があります。詳細については利用規約を参照してください。