ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA SÓNG ÂM.
a. Tần số âm $f\left( Hz \right)$: là một trong những đặc trưng vật lý quan trọng nhất của âm.
+ Âm có tần số $f<16\left( Hz \right)$thì tai người không nghe được gọi là hạ âm.
+ Âm có tần số lớn hơn $f>20.000\left( Hz \right)$ thì tai người cũng không nghe được gọi là siêu âm.
+ Những âm mà tai có thể nghe được gọi là âm thanh. Âm thanh có tần số $f\in \left[ 16\to 20.000 \right]\left( Hz \right)$
b. Cường độ âm và mức cường độ âm
Là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
$I=\dfrac{P}{S}=\dfrac{P}{4\pi {{R}^{2}}}\left( \text{W}/{{m}^{2}} \right)$
Trong đó:
+ $P$$\left( \text{W} \right)$là công suất nguồn âm
+ $S$$\left( {{m}^{2}} \right)$là diện tích vùng không gian có sóng truyền qua, vuông góc phương truyền sóng
+ $R$$\left( m \right)$là khoảng cách từ điểm đặt máy thu đến nguồn
+ Trong không gian ( môi trường đẳng hướng) sóng âm lan tỏa theo hình cầu. $\left( S=4\pi {{R}^{2}} \right)$
Trong đó: $I$$\left( \text{W}/{{m}^{2}} \right)$là cường độ âm ; ${{I}_{O}}\left( \text{W}/{{m}^{2}} \right)$là cường độ âm chuẩn.
Mức cường độ âm là đặc trưng vật lí của âm đặc trưng cho độ to của âm.
$\begin{align}& L=\lg \dfrac{I}{{{I}_{o}}}\left( B \right)=10\lg \dfrac{I}{{{I}_{o}}}\left( dB \right) \\ & 10dB=1B \\ & \Rightarrow {{L}_{1}}-{{L}_{2}}=\lg \dfrac{{{I}_{1}}}{{{I}_{o}}}-\lg \dfrac{{{I}_{2}}}{{{I}_{o}}}=\lg \dfrac{{{I}_{1}}}{{{I}_{2}}}=\lg {{\left( \dfrac{{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}} \right)}^{2}} \\ \end{align}$
c. Đồ thị dao động của âm. Mỗi âm có cùng tần số nhưng đồ thị dao động âm lại khác nhau.
Sóng âm có tần số từ 16Hz đến 20000Hz
Âm sắc là đặc trưng sinh lí giúp ta phân biệt các nhạc cụ khác nhau.
Âm thanh do một nhac cụ phát ra có đồ thị có dạng biến thiên tuần hoàn.
Đơn vị đo mức cường độ âm là Ben
Cường độ âm I tại một điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm tại điểm đó.
Biểu thức tính $ I=\dfrac{E}{S.t}=\dfrac{E}{\text{4}\pi \text{ }{{\text{r}}^{\text{2}}}\text{t }}=\dfrac{P}{\text{4}\pi \text{ }{{\text{r}}^{\text{2}}}} $ .
Đơn vị của I là $ W/{{m}^{2}} $ hay $ J/\left( s.{{m}^{2}} \right). $
Mức cường độ âm tính bởi: $ L=10\log \dfrac{I}{{{I}_{0}}}\left( dB \right) $
Hộp đàn là hộp cộng hưởng có tác dụng khuếch đại âm và tạo âm sắc riêng cho nhạc cụ.
Khi sóng truyền qua các môi trường khác nhau thì tần số không thay đổi, vận tốc thay đổi dẫn đến bước sóng thay đổi, tăng hay giảm phụ thuộc vào môi trường.
Ví dụ khi sóng âm truyền từ nước ra không khí, tần số không đổi, nhưng vận tốc truyền âm trong nước lớn hơn trong không khí nên bước sóng sẽ giảm, ngược lại, nếu truyền từ không khí vào nước thì bước sóng tăng.
Âm thanh có tần số từ 16Hz đến 20000Hz
Tần số âm là đặc trưng vật lý quyết định độ cao của âm
Ngưỡng đau của tai người nghe không phụ thuộc vào tần số và bằng 130dB.
Những vật liệu như bông, xốp, nhung là những vật liệu hấp thụ âm, ngăn cách âm.
Ta có: $L = lg\dfrac{I}{{{I}_{0}}}$
$L_1 – L_2 = lg\dfrac{{{I}_{1}}}{{{I}_{2}}} = 4$
$\dfrac{{{I}_{1}}}{{{I}_{2}}} = 10^4$
Mức cường độ ậm: $L=10\lg \dfrac{I}{{{I}_{0}}}=80dB.$
Hai âm này có thể có cùng độ to.
Âm Rê và Son khác nhau về tần số nên không thể cùng độ cao, âm sắc.
Sóng âm là sóng cơ học dọc truyền được trong môi trường vật chất có tần số bất kì.
Đơn vị đo cường độ âm I là oát trên mét vuông $ \left( \text{W}/{{m}^{2}} \right) $
Hai âm có cùng độ cao là hai âm có cùng tần số.
Mức cường độ ậm: $L=\lg \dfrac{I}{{{I}_{0}}}=7B.$
$L = \lg \left( {\dfrac{I}{{{I_0}}}} \right)\left( B \right)$
Xem thêm các bài tiếp theo bên dưới