ध्वनि तरंगें करें। ध्वनि तरंग क्यों प्रकट होती है? गहराइयों की ध्वनि ध्वनि

ध्वनि ध्वनि तरंगें हैं जो हवा के सबसे छोटे कणों, अन्य गैसों के साथ-साथ तरल और ठोस मीडिया के कंपन का कारण बनती हैं। ध्वनि केवल वहीं हो सकती है जहां पदार्थ है, चाहे वह किसी भी अवस्था में हो। निर्वात में, जहां कोई माध्यम नहीं है, ध्वनि नहीं फैलती है, क्योंकि वहां कण नहीं होते हैं, जो ध्वनि तरंगों के प्रसारक के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में। ध्वनि को ऊर्जा के अन्य रूपों में बदलकर संशोधित, संशोधित किया जा सकता है। इस प्रकार, रेडियो तरंगों या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित ध्वनि को दूरियों पर प्रसारित किया जा सकता है और सूचना मीडिया पर रिकॉर्ड किया जा सकता है।

ध्वनि की तरंग

वस्तुओं और पिंडों की गति लगभग हमेशा वातावरण में कंपन पैदा करती है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह पानी है या हवा। इस प्रक्रिया में माध्यम के कण, जिनसे शरीर के कंपन संचरित होते हैं, भी दोलन करने लगते हैं। ध्वनि तरंगें उत्पन्न होती हैं। इसके अलावा, आंदोलनों को आगे और पीछे की दिशाओं में किया जाता है, उत्तरोत्तर एक दूसरे की जगह लेते हैं। इसलिए, ध्वनि तरंग अनुदैर्ध्य है। इसमें कभी भी ऊपर-नीचे कोई अनुप्रस्थ गति नहीं होती है।

ध्वनि तरंगों के लक्षण

किसी भी भौतिक घटना की तरह, उनके अपने मूल्य हैं, जिनके साथ आप गुणों का वर्णन कर सकते हैं। ध्वनि तरंग की मुख्य विशेषताएं इसकी आवृत्ति और आयाम हैं। पहला मान दर्शाता है कि प्रति सेकंड कितनी तरंगें बनती हैं। दूसरा लहर की ताकत निर्धारित करता है। कम आवृत्ति वाली ध्वनियों में कम आवृत्ति मान होते हैं और इसके विपरीत। ध्वनि की आवृत्ति हर्ट्ज में मापी जाती है, और यदि यह 20,000 हर्ट्ज से अधिक है, तो अल्ट्रासाउंड होता है। प्रकृति और हमारे आसपास की दुनिया में कम-आवृत्ति और उच्च-आवृत्ति ध्वनियों के पर्याप्त उदाहरण हैं। कोकिला का चहकना, गड़गड़ाहट की गड़गड़ाहट, एक पहाड़ी नदी की गर्जना और अन्य सभी अलग-अलग ध्वनि आवृत्तियाँ हैं। तरंग के आयाम का मान सीधे इस बात पर निर्भर करता है कि ध्वनि कितनी तेज है। जैसे-जैसे आप ध्वनि स्रोत से दूर जाते हैं, वॉल्यूम कम होता जाता है। तदनुसार, आयाम जितना छोटा होता है, उपरिकेंद्र से लहर उतनी ही दूर होती है। दूसरे शब्दों में, ध्वनि स्रोत से दूरी के साथ ध्वनि तरंग का आयाम घटता जाता है।

ध्वनि की गति

ध्वनि तरंग का यह सूचक सीधे उस माध्यम की प्रकृति पर निर्भर करता है जिसमें वह फैलता है। आर्द्रता और तापमान भी यहां महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। औसत मौसम की स्थिति में, ध्वनि की गति लगभग 340 मीटर प्रति सेकंड होती है। भौतिकी में, सुपरसोनिक गति जैसी कोई चीज होती है, जिसका मूल्य हमेशा ध्वनि की गति से अधिक होता है। यह वह गति है जिस पर विमान के चलते समय ध्वनि तरंगें फैलती हैं। विमान सुपरसोनिक गति से यात्रा करता है और यहां तक ​​कि इससे उत्पन्न ध्वनि तरंगों से भी आगे निकल जाता है। वायुयान के पीछे धीरे-धीरे बढ़ते दबाव के कारण शॉक साउंड वेव बनता है। एक दिलचस्प और कम ही लोग ऐसी गति को मापने की इकाई जानते हैं। इसे मच कहा जाता है। मच 1 ध्वनि की गति के बराबर है। यदि तरंग मच 2 पर गति कर रही है, तो वह ध्वनि की गति से दुगनी गति से यात्रा कर रही है।

शोर

रोजमर्रा की जिंदगी में लगातार शोर होते हैं। शोर का स्तर डेसिबल में मापा जाता है। कारों की आवाजाही, हवा, पत्तों की सरसराहट, लोगों की आवाजों की बुनाई और अन्य ध्वनि शोर हमारे दैनिक साथी हैं। लेकिन मानव श्रवण विश्लेषक में इस तरह के शोर के अभ्यस्त होने की क्षमता है। हालांकि, ऐसी घटनाएं भी हैं कि मानव कान की अनुकूली क्षमताएं भी सामना नहीं कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, 120 डीबी से अधिक का शोर दर्द की अनुभूति पैदा कर सकता है। सबसे तेज आवाज वाला जानवर ब्लू व्हेल है। जब यह आवाज करता है, तो इसे 800 किलोमीटर से अधिक की दूरी पर सुना जा सकता है।

गूंज

एक प्रतिध्वनि कैसे होती है? यहाँ सब कुछ बहुत सरल है। ध्वनि तरंग में विभिन्न सतहों से परावर्तित होने की क्षमता होती है: पानी से, चट्टानों से, खाली कमरे की दीवारों से। यह तरंग हमारे पास लौटती है, इसलिए हमें द्वितीयक ध्वनि सुनाई देती है। यह मूल की तरह स्पष्ट नहीं है, क्योंकि बाधा की ओर बढ़ने पर ध्वनि तरंग की कुछ ऊर्जा नष्ट हो जाती है।

एचोलोकातिओं

ध्वनि परावर्तन का उपयोग विभिन्न व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, इकोलोकेशन। यह इस तथ्य पर आधारित है कि अल्ट्रासोनिक तरंगों की मदद से उस वस्तु की दूरी निर्धारित करना संभव है जिससे ये तरंगें परावर्तित होती हैं। अल्ट्रासाउंड को उस स्थान तक पहुंचने और वापस लौटने में लगने वाले समय को मापकर गणना की जाती है। कई जानवरों में इकोलोकेट करने की क्षमता होती है। उदाहरण के लिए, चमगादड़, डॉल्फ़िन इसका उपयोग भोजन खोजने के लिए करते हैं। इकोलोकेशन ने चिकित्सा में एक और आवेदन पाया है। अल्ट्रासाउंड का उपयोग करने वाले अध्ययनों में, व्यक्ति के आंतरिक अंगों की एक तस्वीर बनती है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि अल्ट्रासाउंड, हवा के अलावा किसी अन्य माध्यम में प्रवेश करता है, वापस लौटता है, इस प्रकार एक छवि बनाता है।

संगीत में ध्वनि तरंगें

संगीत वाद्ययंत्र कुछ ध्वनियाँ क्यों बनाते हैं? गिटार की पसंद, पियानो की धुन, ढोल के कम स्वर और तुरही, बांसुरी की एक आकर्षक पतली आवाज। ये सभी और कई अन्य ध्वनियाँ हवा में कंपन के कारण होती हैं, या, दूसरे शब्दों में, ध्वनि तरंगों की उपस्थिति के कारण होती हैं। लेकिन संगीत वाद्ययंत्रों की आवाज इतनी विविध क्यों है? यह पता चला है कि यह कई कारकों पर निर्भर करता है। पहला उपकरण का आकार है, दूसरा वह सामग्री है जिससे इसे बनाया जाता है।

आइए तार वाले वाद्ययंत्रों के उदाहरण पर एक नज़र डालें। जब तार को छुआ जाता है तो वे ध्वनि के स्रोत बन जाते हैं। नतीजतन, वे कंपन पैदा करना शुरू करते हैं और वातावरण में विभिन्न ध्वनियां भेजते हैं। किसी भी तार वाले वाद्य की कम ध्वनि तार की अधिक मोटाई और लंबाई के साथ-साथ उसके तनाव की कमजोरी के कारण होती है। इसके विपरीत, स्ट्रिंग जितनी मजबूत होती है, उतनी ही पतली और छोटी होती है, खेलने के परिणामस्वरूप प्राप्त ध्वनि जितनी अधिक होती है।

माइक्रोफोन क्रिया

यह ध्वनि तरंग ऊर्जा के विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण पर आधारित है। इस मामले में, वर्तमान ताकत और ध्वनि की प्रकृति सीधे अनुपात में है। किसी भी माइक्रोफोन के अंदर धातु की बनी एक पतली प्लेट होती है। ध्वनि के संपर्क में आने पर, यह दोलन करना शुरू कर देता है। जिस सर्पिल से प्लेट जुड़ी होती है, वह भी कंपन करती है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह होता है। वह क्यों दिखाई देता है? ऐसा इसलिए है क्योंकि माइक्रोफ़ोन में बिल्ट-इन मैग्नेट भी होते हैं। जब सर्पिल अपने ध्रुवों के बीच कंपन करता है, तो एक विद्युत प्रवाह बनता है, जो सर्पिल के साथ और आगे - ध्वनि स्तंभ (लाउडस्पीकर) या सूचना माध्यम (कैसेट, डिस्क, कंप्यूटर पर) पर रिकॉर्डिंग के लिए उपकरण तक जाता है। वैसे, एक समान संरचना में फोन में एक माइक्रोफोन होता है। लेकिन माइक्रोफ़ोन लैंडलाइन और मोबाइल फ़ोन पर कैसे काम करते हैं? उनके लिए प्रारंभिक चरण समान है - एक मानव आवाज की आवाज अपने कंपन को माइक्रोफोन प्लेट तक पहुंचाती है, फिर सब कुछ ऊपर वर्णित परिदृश्य का अनुसरण करता है: एक सर्पिल जो चलते समय दो ध्रुवों को बंद कर देता है, एक करंट बनाया जाता है। आगे क्या होगा? एक लैंडलाइन टेलीफोन के साथ, सब कुछ कमोबेश स्पष्ट होता है - जैसे कि एक माइक्रोफोन में, ध्वनि, विद्युत प्रवाह में परिवर्तित होकर, तारों से चलती है। लेकिन सेल फोन या, उदाहरण के लिए, वॉकी-टॉकी के बारे में क्या? इन मामलों में, ध्वनि रेडियो तरंग ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और उपग्रह से टकराती है। बस इतना ही।

अनुनाद घटना

कभी-कभी ऐसी स्थितियां बनती हैं जब भौतिक शरीर के दोलनों का आयाम तेजी से बढ़ता है। यह मजबूर दोलनों की आवृत्ति और वस्तु (शरीर) के दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति के मूल्यों के अभिसरण के कारण है। अनुनाद फायदेमंद और हानिकारक दोनों हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक कार को एक छेद से बचाने के लिए, इसे शुरू किया जाता है और प्रतिध्वनि पैदा करने और कार को गति देने के लिए आगे-पीछे किया जाता है। लेकिन प्रतिध्वनि के नकारात्मक परिणामों के मामले भी थे। उदाहरण के लिए, सेंट पीटर्सबर्ग में, लगभग सौ साल पहले, सिंक्रनाइज़ मार्चिंग सैनिकों के तहत एक पुल गिर गया था।

इस पाठ में "ध्वनि तरंगें" विषय को शामिल किया गया है। इस पाठ में हम ध्वनिकी का अध्ययन जारी रखेंगे। पहले, आइए ध्वनि तरंगों की परिभाषा को दोहराएं, फिर उनकी आवृत्ति रेंज पर विचार करें और अल्ट्रासोनिक और इन्फ्रासोनिक तरंगों की अवधारणा से परिचित हों। हम विभिन्न माध्यमों में ध्वनि तरंगों के गुणों पर भी चर्चा करेंगे और पता लगाएंगे कि उनकी क्या विशेषताएं हैं। .

ध्वनि तरंगे -ये यांत्रिक कंपन हैं, जो सुनने के अंग के साथ प्रचार और बातचीत करते हैं, एक व्यक्ति द्वारा माना जाता है (चित्र 1)।

चावल। 1. ध्वनि तरंग

भौतिकी में इन तरंगों से संबंधित खंड को ध्वनिकी कहा जाता है। आमतौर पर "सुनने वाले" कहे जाने वाले लोगों का पेशा ध्वनिकी है। एक ध्वनि तरंग एक लोचदार माध्यम में फैलने वाली लहर है, यह एक अनुदैर्ध्य तरंग है, और जब यह एक लोचदार माध्यम में फैलती है, तो संपीड़न और विरलन वैकल्पिक होता है। यह समय के साथ एक दूरी पर प्रसारित होता है (चित्र 2)।

चावल। 2. ध्वनि तरंग का प्रसार

ध्वनि तरंगों में ऐसे कंपन शामिल हैं जो 20 से 20,000 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ किए जाते हैं। ये आवृत्तियां 17 मीटर (20 हर्ट्ज के लिए) और 17 मिमी (20,000 हर्ट्ज के लिए) की तरंग दैर्ध्य के अनुरूप हैं। इस रेंज को श्रव्य ध्वनि कहा जाएगा। ये तरंगदैर्घ्य वायु के लिए दिए गए हैं, ध्वनि प्रसार की गति जिसके बराबर है।

ऐसी श्रेणियां भी हैं जिनमें ध्वनिक लगे हुए हैं - इन्फ्रासोनिक और अल्ट्रासोनिक। इन्फ्रासोनिक वे होते हैं जिनकी आवृत्ति 20 हर्ट्ज से कम होती है। और अल्ट्रासोनिक वे हैं जिनकी आवृत्ति 20,000 हर्ट्ज से अधिक है (चित्र 3)।

चावल। 3. ध्वनि तरंगों की रेंज

प्रत्येक शिक्षित व्यक्ति को ध्वनि तरंगों की आवृत्ति रेंज में निर्देशित किया जाना चाहिए और पता होना चाहिए कि यदि वह अल्ट्रासाउंड स्कैन के लिए जाता है, तो कंप्यूटर स्क्रीन पर चित्र 20,000 हर्ट्ज से अधिक की आवृत्ति के साथ बनाया जाएगा।

अल्ट्रासाउंड -ये ध्वनि तरंगों के समान यांत्रिक तरंगें हैं, लेकिन 20 kHz से एक बिलियन हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ।

एक अरब हर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति वाली तरंगें कहलाती हैं आवाज़ से जल्द.

अल्ट्रासाउंड का उपयोग कास्ट भागों में दोषों का पता लगाने के लिए किया जाता है। लघु अल्ट्रासोनिक संकेतों की एक धारा परीक्षण के तहत भाग के लिए निर्देशित की जाती है। उन जगहों पर जहां कोई दोष नहीं है, सिग्नल रिसीवर द्वारा पंजीकृत किए बिना हिस्से से गुजरते हैं।

यदि भाग में एक दरार, एक वायु गुहा या अन्य विषमता है, तो इससे अल्ट्रासोनिक संकेत परिलक्षित होता है और वापस लौटकर रिसीवर में प्रवेश करता है। ऐसी विधि कहलाती है अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना.

अल्ट्रासाउंड के उपयोग के अन्य उदाहरण अल्ट्रासाउंड मशीन, अल्ट्रासाउंड मशीन, अल्ट्रासाउंड थेरेपी हैं।

इन्फ्रासाउंड -यांत्रिक तरंगें ध्वनि तरंगों के समान होती हैं, लेकिन जिनकी आवृत्ति 20 हर्ट्ज से कम होती है। उन्हें मानव कान से नहीं माना जाता है।

इन्फ्रासोनिक तरंगों के प्राकृतिक स्रोत तूफान, सुनामी, भूकंप, तूफान, ज्वालामुखी विस्फोट, गरज हैं।

इन्फ्रासाउंड भी महत्वपूर्ण तरंगें हैं जिनका उपयोग सतह को कंपन करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, कुछ बड़ी वस्तुओं को नष्ट करने के लिए)। हम इन्फ्रासाउंड को मिट्टी में लॉन्च करते हैं - और मिट्टी को कुचल दिया जाता है। इसका उपयोग कहाँ किया जाता है? उदाहरण के लिए, हीरे की खदानों में, जहां वे हीरे के घटकों वाले अयस्क लेते हैं और इन हीरे के समावेशन को खोजने के लिए इसे छोटे कणों में कुचलते हैं (चित्र 4)।

चावल। 4. इन्फ्रासाउंड का अनुप्रयोग

ध्वनि की गति पर्यावरणीय परिस्थितियों और तापमान पर निर्भर करती है (चित्र 5)।

चावल। 5. विभिन्न माध्यमों में ध्वनि तरंग प्रसार का वेग

कृपया ध्यान दें: हवा में, ध्वनि की गति बराबर होती है, जबकि गति बढ़ जाती है। यदि आप एक शोधकर्ता हैं तो ऐसा ज्ञान आपके काम आ सकता है। आप किसी प्रकार के तापमान संवेदक के साथ भी आ सकते हैं जो माध्यम में ध्वनि की गति को बदलकर तापमान की विसंगतियों का पता लगाएगा। हम पहले से ही जानते हैं कि माध्यम जितना सघन होगा, माध्यम के कणों के बीच जितनी गंभीर बातचीत होगी, तरंग उतनी ही तेजी से फैलती है। हमने पिछले पैराग्राफ में शुष्क हवा और नम हवा के उदाहरण का उपयोग करते हुए इस पर चर्चा की थी। पानी के लिए, ध्वनि प्रसार की गति। यदि आप एक ध्वनि तरंग (ट्यूनिंग फोर्क पर दस्तक) बनाते हैं, तो पानी में इसके प्रसार की गति हवा की तुलना में 4 गुना अधिक होगी। पानी से, जानकारी हवा की तुलना में 4 गुना तेजी से पहुंचेगी। और स्टील में भी तेज: (चित्र 6)।

चावल। 6. ध्वनि तरंग के संचरण की गति

आप महाकाव्यों से जानते हैं कि इल्या मुरमेट्स (और सभी नायकों और सामान्य रूसी लोगों और गेदर रिवोल्यूशनरी मिलिट्री काउंसिल के लड़कों) ने एक ऐसी वस्तु का पता लगाने के लिए एक बहुत ही दिलचस्प तरीका इस्तेमाल किया, जो आ रही है, लेकिन अभी भी दूर है। चलते समय यह जो आवाज करता है वह अभी तक श्रव्य नहीं है। इल्या मुरमेट्स, अपने कान जमीन पर रखकर, उसे सुन सकते हैं। क्यों? क्योंकि ध्वनि ठोस जमीन पर अधिक गति से प्रसारित होती है, जिसका अर्थ है कि यह इल्या मुरोमेट्स के कान तक तेजी से पहुंचेगा, और वह दुश्मन से मिलने की तैयारी कर सकेगा।

सबसे दिलचस्प ध्वनि तरंगें संगीतमय ध्वनियाँ और शोर हैं। कौन सी वस्तुएँ ध्वनि तरंगें बना सकती हैं? यदि हम एक तरंग स्रोत और एक लोचदार माध्यम लेते हैं, यदि हम ध्वनि स्रोत को सामंजस्यपूर्ण रूप से कंपन करते हैं, तो हमारे पास एक अद्भुत ध्वनि तरंग होगी, जिसे संगीतमय ध्वनि कहा जाएगा। ध्वनि तरंगों के ये स्रोत, उदाहरण के लिए, गिटार या पियानो के तार हो सकते हैं। यह एक ध्वनि तरंग हो सकती है जो वायु पाइप (अंग या पाइप) के अंतराल में बनाई जाती है। संगीत पाठों से आप नोट्स जानते हैं: करो, रे, मील, फा, साल्ट, ला, सी। ध्वनिकी में उन्हें स्वर कहा जाता है (चित्र 7)।

चावल। 7. संगीतमय स्वर

सभी आइटम जो टोन उत्सर्जित कर सकते हैं उनमें विशेषताएं होंगी। वे कैसे भिन्न होते हैं? वे तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति में भिन्न होते हैं। यदि ये ध्वनि तरंगें हार्मोनिक रूप से बजने वाले पिंडों द्वारा नहीं बनाई जाती हैं या किसी प्रकार के आर्केस्ट्रा के टुकड़े से नहीं जुड़ी होती हैं, तो ऐसी कई ध्वनियों को शोर कहा जाएगा।

शोर- विभिन्न भौतिक प्रकृति के यादृच्छिक उतार-चढ़ाव, अस्थायी और वर्णक्रमीय संरचना की जटिलता की विशेषता। शोर की अवधारणा हर रोज है और भौतिक है, वे बहुत समान हैं, और इसलिए हम इसे एक अलग महत्वपूर्ण विचार के रूप में पेश करते हैं।

आइए ध्वनि तरंगों के मात्रात्मक अनुमानों पर चलते हैं। संगीत ध्वनि तरंगों की विशेषताएं क्या हैं? ये विशेषताएँ विशेष रूप से हार्मोनिक ध्वनि कंपनों पर लागू होती हैं। इसलिए, ध्वनि आवाज़. ध्वनि का आयतन क्या निर्धारित करता है? ध्वनि तरंग के समय में प्रसार या ध्वनि तरंग स्रोत के दोलनों पर विचार करें (चित्र 8)।

चावल। 8. ध्वनि मात्रा

उसी समय, यदि हम सिस्टम में बहुत अधिक ध्वनि नहीं जोड़ते हैं (उदाहरण के लिए, पियानो कुंजी पर धीरे से हिट करें), तो एक शांत ध्वनि होगी। यदि हम जोर से, हाथ ऊपर उठाकर, कुंजी मारकर इस ध्वनि को पुकारें, तो हमें तेज आवाज आती है। यह किस पर निर्भर करता है? शांत ध्वनियों में तेज आवाज की तुलना में कम कंपन होता है।

संगीतमय ध्वनि और किसी अन्य की अगली महत्वपूर्ण विशेषता है कद. ध्वनि की पिच क्या निर्धारित करती है? पिच आवृत्ति पर निर्भर करती है। हम स्रोत को बार-बार दोलन कर सकते हैं, या हम इसे बहुत तेजी से नहीं दोलन कर सकते हैं (अर्थात, प्रति इकाई समय में कम दोलन करें)। एक ही आयाम की उच्च और निम्न ध्वनि के टाइम स्वीप पर विचार करें (चित्र 9)।

चावल। 9. पिच

एक दिलचस्प निष्कर्ष निकाला जा सकता है। यदि कोई व्यक्ति बास में गाता है, तो उसके ध्वनि स्रोत (ये वोकल कॉर्ड हैं) में सोप्रानो गाने वाले व्यक्ति की तुलना में कई गुना धीमी गति से उतार-चढ़ाव होता है। दूसरे मामले में, मुखर डोरियां अधिक बार कंपन करती हैं, इसलिए, अधिक बार वे तरंग के प्रसार में संपीड़न और विरलन के foci का कारण बनती हैं।

ध्वनि तरंगों की एक और दिलचस्प विशेषता है जिसका भौतिक विज्ञानी अध्ययन नहीं करते हैं। यह लय. आप बालालिका या सेलो पर बजाए जाने वाले संगीत के एक ही टुकड़े को जानते हैं और आसानी से पहचान सकते हैं। इन ध्वनियों या इस प्रदर्शन में क्या अंतर है? प्रयोग की शुरुआत में, हमने ध्वनि निकालने वाले लोगों से उन्हें लगभग समान आयाम बनाने के लिए कहा ताकि ध्वनि की मात्रा समान हो। यह एक ऑर्केस्ट्रा के मामले की तरह है: यदि किसी वाद्य यंत्र को अलग करने की कोई आवश्यकता नहीं है, तो हर कोई लगभग उसी तरह, समान शक्ति के साथ बजाता है। तो बालालिका और सेलो का समय अलग है। यदि हम आरेखों का उपयोग करके एक उपकरण से दूसरे उपकरण से निकाली गई ध्वनि को आकर्षित करते हैं, तो वे वही होंगे। लेकिन आप इन वाद्ययंत्रों को उनकी आवाज से आसानी से अलग कर सकते हैं।

लय के महत्व का एक और उदाहरण। दो गायकों की कल्पना करें जो एक ही संगीत विद्यालय से एक ही शिक्षक के साथ स्नातक हैं। उन्होंने पांचों के साथ समान रूप से अच्छी तरह से अध्ययन किया। किसी कारण से, एक उत्कृष्ट कलाकार बन जाता है, जबकि दूसरा जीवन भर अपने करियर से असंतुष्ट रहता है। वास्तव में, यह पूरी तरह से उनके उपकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो पर्यावरण में सिर्फ आवाज कंपन का कारण बनता है, यानी उनकी आवाज समय में भिन्न होती है।

ग्रन्थसूची

1. सोकोलोविच यू.ए., बोगदानोवा जी.एस. भौतिकी: समस्या समाधान के उदाहरणों के साथ एक संदर्भ पुस्तक। - दूसरा संस्करण पुनर्वितरण। - एक्स।: वेस्टा: पब्लिशिंग हाउस "रानोक", 2005. - 464 पी।
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2. इंटरनेट पोर्टल "msk.edu.ua" ()
3. इंटरनेट पोर्टल "class-fizika.narod.ru" ()

गृहकार्य

1. ध्वनि का प्रचार कैसे किया जाता है? ध्वनि का स्रोत क्या हो सकता है?
2. क्या ध्वनि अंतरिक्ष में यात्रा कर सकती है?
3. क्या मनुष्य के कान तक पहुँचने वाली हर लहर को उसके द्वारा माना जाता है?

फरवरी 18, 2016

होम एंटरटेनमेंट की दुनिया काफी विविध है और इसमें शामिल हो सकते हैं: एक अच्छे होम थिएटर सिस्टम पर मूवी देखना; मजेदार और व्यसनी गेमप्ले या संगीत सुनना। एक नियम के रूप में, हर कोई इस क्षेत्र में अपना कुछ पाता है, या सब कुछ एक साथ जोड़ता है। लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि अपने ख़ाली समय को व्यवस्थित करने में किसी व्यक्ति का लक्ष्य क्या है और चाहे वह किसी भी चरम पर क्यों न जाए, ये सभी लिंक एक सरल और समझने योग्य शब्द - "ध्वनि" से मजबूती से जुड़े हुए हैं। वास्तव में, इन सभी मामलों में, हम साउंडट्रैक के हैंडल द्वारा नेतृत्व करेंगे। लेकिन यह प्रश्न इतना सरल और तुच्छ नहीं है, खासकर उन मामलों में जहां एक कमरे या किसी अन्य स्थिति में उच्च-गुणवत्ता वाली ध्वनि प्राप्त करने की इच्छा होती है। ऐसा करने के लिए, महंगे हाई-फाई या हाई-एंड घटकों को खरीदना हमेशा आवश्यक नहीं होता है (हालांकि यह बहुत उपयोगी होगा), लेकिन भौतिक सिद्धांत का एक अच्छा ज्ञान पर्याप्त है, जो सभी के लिए उत्पन्न होने वाली अधिकांश समस्याओं को समाप्त कर सकता है। जो उच्च गुणवत्ता वाली आवाज अभिनय प्राप्त करने के लिए तैयार है।

अगला, ध्वनि और ध्वनिकी के सिद्धांत को भौतिकी के दृष्टिकोण से माना जाएगा। इस मामले में, मैं इसे किसी भी व्यक्ति की समझ के लिए यथासंभव सुलभ बनाने की कोशिश करूंगा, जो शायद, भौतिक नियमों या सूत्रों के ज्ञान से दूर है, लेकिन फिर भी पूरी तरह से ध्वनिक बनाने के सपने को साकार करने का सपना देखता है। व्यवस्था। मैं यह दावा करने का अनुमान नहीं लगाता कि घर पर (या कार में, उदाहरण के लिए) इस क्षेत्र में अच्छे परिणाम प्राप्त करने के लिए आपको इन सिद्धांतों को अच्छी तरह से जानना होगा, हालांकि, मूल बातें समझने से कई मूर्खतापूर्ण और बेतुकी गलतियों से बचा जा सकेगा, साथ ही अनुमति भी दी जा सकेगी। आप सिस्टम से अधिकतम ध्वनि प्रभाव प्राप्त करने के लिए। किसी भी स्तर पर।

सामान्य ध्वनि सिद्धांत और संगीत शब्दावली

क्या है ध्वनि? यह वह अनुभूति है जिसे श्रवण अंग मानता है। "कान"(घटना प्रक्रिया में "कान" की भागीदारी के बिना भी मौजूद है, लेकिन इस तरह से समझना आसान है), जो तब होता है जब एक ध्वनि तरंग द्वारा ईयरड्रम उत्तेजित होता है। इस मामले में कान विभिन्न आवृत्तियों की ध्वनि तरंगों के "रिसीवर" के रूप में कार्य करता है।
ध्वनि की तरंगवास्तव में, यह विभिन्न आवृत्तियों के माध्यम (आमतौर पर सामान्य परिस्थितियों में वायु पर्यावरण) के मुहरों और निर्वहन की अनुक्रमिक श्रृंखला है। ध्वनि तरंगों की प्रकृति दोलनशील होती है, जो किसी भी पिंड के कंपन से उत्पन्न और उत्पन्न होती है। शास्त्रीय ध्वनि तरंग का उद्भव और प्रसार तीन लोचदार माध्यमों में संभव है: गैसीय, तरल और ठोस। जब इन प्रकार के अंतरिक्ष में से किसी एक में ध्वनि तरंग होती है, तो कुछ परिवर्तन अनिवार्य रूप से माध्यम में ही होते हैं, उदाहरण के लिए, हवा के घनत्व या दबाव में परिवर्तन, वायु द्रव्यमान के कणों की गति आदि।

चूंकि ध्वनि तरंग में एक दोलन प्रकृति होती है, इसलिए इसमें आवृत्ति जैसी विशेषता होती है। आवृत्तिहर्ट्ज में मापा जाता है (जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज के सम्मान में), और एक सेकंड के बराबर समय की अवधि में कंपन की संख्या को दर्शाता है। वे। उदाहरण के लिए, 20 हर्ट्ज की आवृत्ति का अर्थ है एक सेकंड में 20 दोलनों का चक्र। इसकी ऊंचाई की व्यक्तिपरक अवधारणा ध्वनि की आवृत्ति पर भी निर्भर करती है। प्रति सेकंड जितना अधिक ध्वनि कंपन होता है, ध्वनि उतनी ही "उच्च" लगती है। ध्वनि तरंग की एक और महत्वपूर्ण विशेषता है, जिसका एक नाम है - तरंग दैर्ध्य। वेवलेंथयह दूरी पर विचार करने के लिए प्रथागत है कि एक निश्चित आवृत्ति की ध्वनि एक सेकंड के बराबर अवधि में यात्रा करती है। उदाहरण के लिए, मानव श्रव्य सीमा में 20 हर्ट्ज पर सबसे कम ध्वनि की तरंग दैर्ध्य 16.5 मीटर है, और 20,000 हर्ट्ज पर उच्चतम ध्वनि की तरंग दैर्ध्य 1.7 सेंटीमीटर है।

मानव कान को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि वह केवल एक सीमित सीमा में तरंगों को देख सकता है, लगभग 20 हर्ट्ज - 20,000 हर्ट्ज (किसी विशेष व्यक्ति की विशेषताओं के आधार पर, कोई थोड़ा अधिक सुन सकता है, कोई कम)। इस प्रकार, इसका मतलब यह नहीं है कि इन आवृत्तियों के नीचे या ऊपर की आवाज़ें मौजूद नहीं हैं, उन्हें केवल मानव कान द्वारा श्रव्य सीमा से परे नहीं माना जाता है। श्रव्य सीमा से ऊपर की ध्वनि कहलाती है अल्ट्रासाउंडश्रव्य सीमा से नीचे की ध्वनि कहलाती है इन्फ्रासाउंड. कुछ जानवर अल्ट्रा और इन्फ्रा साउंड को समझने में सक्षम हैं, कुछ इस रेंज का उपयोग अंतरिक्ष में अभिविन्यास (चमगादड़, डॉल्फ़िन) के लिए भी करते हैं। यदि ध्वनि किसी ऐसे माध्यम से गुजरती है जो सीधे मानव श्रवण अंग के संपर्क में नहीं है, तो ऐसी ध्वनि नहीं सुनी जा सकती है या बाद में बहुत कमजोर हो सकती है।

ध्वनि की संगीत शब्दावली में, ध्वनि के सप्तक, स्वर और स्वर जैसे महत्वपूर्ण पदनाम हैं। सप्टकएक अंतराल का अर्थ है जिसमें ध्वनियों के बीच आवृत्तियों का अनुपात 1 से 2 है। एक सप्तक आमतौर पर बहुत श्रव्य होता है, जबकि इस अंतराल के भीतर की ध्वनियाँ एक दूसरे के समान हो सकती हैं। एक सप्तक को एक ध्वनि भी कहा जा सकता है जो एक ही समय अवधि में एक और ध्वनि के रूप में दोगुनी कंपन करती है। उदाहरण के लिए, 800 हर्ट्ज़ की आवृत्ति 400 हर्ट्ज़ के उच्च सप्तक के अलावा और कुछ नहीं है, और 400 हर्ट्ज़ की आवृत्ति बदले में 200 हर्ट्ज़ की आवृत्ति के साथ ध्वनि का अगला सप्तक है। एक सप्तक स्वर और ओवरटोन से बना होता है। एक आवृत्ति की हार्मोनिक ध्वनि तरंग में परिवर्तनशील दोलनों को मानव कान द्वारा माना जाता है: संगीतमय स्वर. उच्च आवृत्ति दोलनों की व्याख्या उच्च-पिच ध्वनियों के रूप में की जा सकती है, कम-आवृत्ति दोलनों को निम्न-पिच ध्वनियों के रूप में व्याख्यायित किया जा सकता है। मानव कान एक स्वर (4000 हर्ट्ज तक की सीमा में) के अंतर के साथ ध्वनियों को स्पष्ट रूप से भेद करने में सक्षम है। इसके बावजूद, संगीत में बहुत कम संख्या में स्वरों का उपयोग किया जाता है। यह हार्मोनिक व्यंजन के सिद्धांत के विचार से समझाया गया है, सब कुछ सप्तक के सिद्धांत पर आधारित है।

एक निश्चित तरीके से खींची गई स्ट्रिंग के उदाहरण का उपयोग करके संगीत स्वर के सिद्धांत पर विचार करें। तनाव बल के आधार पर इस तरह की एक स्ट्रिंग को एक विशिष्ट आवृत्ति के लिए "ट्यून" किया जाएगा। जब यह स्ट्रिंग एक विशिष्ट बल के साथ किसी चीज़ के संपर्क में आती है, जो इसे कंपन करने का कारण बनती है, तो ध्वनि का एक विशिष्ट स्वर लगातार देखा जाएगा, हम वांछित ट्यूनिंग आवृत्ति सुनेंगे। इस ध्वनि को मूल स्वर कहा जाता है। संगीत क्षेत्र में मुख्य स्वर के लिए, पहले सप्तक के नोट "ला" की आवृत्ति, 440 हर्ट्ज के बराबर, आधिकारिक तौर पर स्वीकार की जाती है। हालांकि, अधिकांश संगीत वाद्ययंत्र कभी भी केवल शुद्ध मौलिक स्वरों का पुनरुत्पादन नहीं करते हैं; वे अनिवार्य रूप से ओवरटोन के साथ होते हैं जिन्हें कहा जाता है मकसद. यहां संगीत ध्वनिकी की एक महत्वपूर्ण परिभाषा, ध्वनि समय की अवधारणा को याद करना उचित है। लय- यह संगीत ध्वनियों की एक विशेषता है जो संगीत वाद्ययंत्रों और आवाज़ों को ध्वनि की अपनी विशिष्ट पहचान योग्य विशिष्टता प्रदान करती है, भले ही एक ही पिच और ज़ोर की आवाज़ की तुलना करते हैं। प्रत्येक संगीत वाद्ययंत्र का समय ध्वनि के प्रकट होने पर ओवरटोन पर ध्वनि ऊर्जा के वितरण पर निर्भर करता है।

ओवरटोन मौलिक स्वर का एक विशिष्ट रंग बनाते हैं, जिसके द्वारा हम किसी विशेष उपकरण को आसानी से पहचान सकते हैं और पहचान सकते हैं, साथ ही इसकी ध्वनि को किसी अन्य उपकरण से स्पष्ट रूप से अलग कर सकते हैं। ओवरटोन दो प्रकार के होते हैं: हार्मोनिक और गैर-हार्मोनिक। हार्मोनिक ओवरटोनपरिभाषा के अनुसार, मौलिक आवृत्ति के गुणज हैं। इसके विपरीत, यदि ओवरटोन गुणज नहीं हैं और मूल्यों से स्पष्ट रूप से विचलित होते हैं, तो उन्हें कहा जाता है बेसुरा. संगीत में, गैर-एकाधिक ओवरटोन के संचालन को व्यावहारिक रूप से बाहर रखा गया है, इसलिए शब्द "ओवरटोन" की अवधारणा में कम हो गया है, जिसका अर्थ हार्मोनिक है। कुछ उपकरणों के लिए, जैसे कि पियानो, मुख्य स्वर में बनने का समय भी नहीं होता है, थोड़े समय में ओवरटोन की ध्वनि ऊर्जा बढ़ जाती है, और फिर गिरावट उतनी ही तेजी से होती है। कई उपकरण एक तथाकथित "संक्रमणकालीन स्वर" प्रभाव पैदा करते हैं, जब कुछ ओवरटोन की ऊर्जा एक निश्चित बिंदु पर अधिकतम होती है, आमतौर पर शुरुआत में, लेकिन फिर अचानक बदल जाती है और अन्य ओवरटोन में चली जाती है। प्रत्येक उपकरण की आवृत्ति रेंज को अलग से माना जा सकता है और आमतौर पर मौलिक स्वरों की आवृत्तियों द्वारा सीमित होता है कि यह विशेष उपकरण पुन: उत्पन्न करने में सक्षम है।

ध्वनि के सिद्धांत में NOISE जैसी कोई चीज भी होती है। शोर- यह कोई भी ध्वनि है जो एक दूसरे के साथ असंगत स्रोतों के संयोजन द्वारा बनाई गई है। पेड़ों की पत्तियों, हवा के झोंके आदि के शोर से हर कोई अच्छी तरह वाकिफ है।

ध्वनि की मात्रा क्या निर्धारित करती है?यह स्पष्ट है कि इस तरह की घटना सीधे ध्वनि तरंग द्वारा की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करती है। जोर के मात्रात्मक संकेतकों को निर्धारित करने के लिए, एक अवधारणा है - ध्वनि की तीव्रता। ध्वनि तीव्रताअंतरिक्ष के कुछ क्षेत्र (उदाहरण के लिए, सेमी 2) प्रति इकाई समय (उदाहरण के लिए, प्रति सेकंड) से गुजरने वाली ऊर्जा के प्रवाह के रूप में परिभाषित किया गया है। एक सामान्य बातचीत में, तीव्रता लगभग 9 या 10 W/cm2 होती है। मानव कान संवेदनशीलता की काफी विस्तृत श्रृंखला के साथ ध्वनियों को समझने में सक्षम है, जबकि आवृत्तियों की संवेदनशीलता ध्वनि स्पेक्ट्रम के भीतर समान नहीं है। तो सबसे अच्छी कथित आवृत्ति रेंज 1000 हर्ट्ज - 4000 हर्ट्ज है, जो सबसे व्यापक रूप से मानव भाषण को कवर करती है।

चूँकि ध्वनियाँ तीव्रता में बहुत भिन्न होती हैं, इसलिए इसे एक लघुगणकीय मान के रूप में मानना ​​और इसे डेसीबल (स्कॉटिश वैज्ञानिक अलेक्जेंडर ग्राहम बेल के बाद) में मापना अधिक सुविधाजनक होता है। मानव कान की सुनवाई संवेदनशीलता की निचली दहलीज 0 डीबी है, ऊपरी 120 डीबी, इसे "दर्द दहलीज" भी कहा जाता है। संवेदनशीलता की ऊपरी सीमा भी मानव कान द्वारा उसी तरह नहीं देखी जाती है, लेकिन विशिष्ट आवृत्ति पर निर्भर करती है। दर्द की दहलीज को दूर करने के लिए कम आवृत्ति ध्वनियों में उच्च आवृत्तियों की तुलना में बहुत अधिक तीव्रता होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, 31.5 हर्ट्ज की कम आवृत्ति पर दर्द की सीमा 135 डीबी की ध्वनि तीव्रता के स्तर पर होती है, जब 2000 हर्ट्ज की आवृत्ति पर दर्द की अनुभूति पहले से ही 112 डीबी पर दिखाई देती है। ध्वनि दबाव की अवधारणा भी है, जो वास्तव में हवा में ध्वनि तरंग के प्रसार के लिए सामान्य स्पष्टीकरण का विस्तार करती है। ध्वनि का दबाव- यह एक परिवर्तनशील ओवरप्रेशर है जो एक लोचदार माध्यम में ध्वनि तरंग के पारित होने के परिणामस्वरूप होता है।

ध्वनि की तरंग प्रकृति

ध्वनि तरंग उत्पन्न करने की प्रणाली को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हवा से भरी ट्यूब में स्थित एक क्लासिक स्पीकर की कल्पना करें। यदि स्पीकर एक तेज आगे की ओर गति करता है, तो डिफ्यूज़र के तत्काल आसपास की हवा एक पल के लिए संकुचित हो जाती है। उसके बाद, हवा का विस्तार होगा, जिससे संपीड़ित वायु क्षेत्र को पाइप के साथ धकेल दिया जाएगा।
यह तरंग गति है जो बाद में श्रवण अंग तक पहुंचने पर ध्वनि होगी और ईयरड्रम को "उत्तेजित" करती है। जब गैस में ध्वनि तरंग उत्पन्न होती है, तो अतिरिक्त दबाव और घनत्व पैदा होता है, और कण स्थिर गति से चलते हैं। ध्वनि तरंगों के बारे में, इस तथ्य को याद रखना महत्वपूर्ण है कि पदार्थ ध्वनि तरंग के साथ नहीं चलता है, लेकिन वायु द्रव्यमान का केवल एक अस्थायी गड़बड़ी होता है।

यदि हम एक स्प्रिंग पर मुक्त स्थान में निलंबित पिस्टन की कल्पना करते हैं और "आगे और पीछे" बार-बार गति करते हैं, तो ऐसे दोलनों को हार्मोनिक या साइनसॉइडल कहा जाएगा (यदि हम एक ग्राफ के रूप में लहर का प्रतिनिधित्व करते हैं, तो इस मामले में हम प्राप्त करते हैं बार-बार उतार-चढ़ाव के साथ एक शुद्ध साइन लहर)। यदि हम एक पाइप में एक स्पीकर की कल्पना करते हैं (जैसा कि ऊपर वर्णित उदाहरण में), हार्मोनिक दोलन करता है, तो फिलहाल स्पीकर "आगे" चलता है, वायु संपीड़न का पहले से ही ज्ञात प्रभाव प्राप्त होता है, और जब स्पीकर "पीछे" चलता है। , विरलन का उल्टा प्रभाव प्राप्त होता है। इस मामले में, वैकल्पिक संपीड़न और दुर्लभता की एक लहर पाइप के माध्यम से फैल जाएगी। आसन्न मैक्सिमा या मिनिमा (चरणों) के बीच पाइप के साथ की दूरी को कहा जाएगा तरंग दैर्ध्य. यदि कण तरंग प्रसार की दिशा के समानांतर दोलन करते हैं, तो तरंग कहलाती है अनुदैर्ध्य. यदि वे प्रसार की दिशा के लंबवत दोलन करते हैं, तो तरंग कहलाती है आड़ा. आमतौर पर, गैसों और तरल पदार्थों में ध्वनि तरंगें अनुदैर्ध्य होती हैं, जबकि ठोस में दोनों प्रकार की तरंगें हो सकती हैं। ठोस में अनुप्रस्थ तरंगें आकार परिवर्तन के प्रतिरोध के कारण उत्पन्न होती हैं। इन दो प्रकार की तरंगों के बीच मुख्य अंतर यह है कि एक अनुप्रस्थ तरंग में ध्रुवीकरण का गुण होता है (एक निश्चित विमान में दोलन होते हैं), जबकि एक अनुदैर्ध्य लहर नहीं होती है।

ध्वनि की गति

ध्वनि की गति सीधे उस माध्यम की विशेषताओं पर निर्भर करती है जिसमें वह फैलता है। यह माध्यम के दो गुणों द्वारा निर्धारित (निर्भर) होता है: सामग्री की लोच और घनत्व। ठोस में ध्वनि की गति क्रमशः सामग्री के प्रकार और उसके गुणों पर निर्भर करती है। गैसीय मीडिया में वेग केवल एक प्रकार के मध्यम विरूपण पर निर्भर करता है: संपीड़न-दुर्लभ क्रिया। ध्वनि तरंग में दबाव में परिवर्तन आसपास के कणों के साथ गर्मी के आदान-प्रदान के बिना होता है और इसे रुद्धोष्म कहा जाता है।
गैस में ध्वनि की गति मुख्य रूप से तापमान पर निर्भर करती है - यह बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है और घटने के साथ घटती है। साथ ही, गैसीय माध्यम में ध्वनि की गति स्वयं गैस अणुओं के आकार और द्रव्यमान पर निर्भर करती है - कणों का द्रव्यमान और आकार जितना छोटा होगा, तरंग की "चालकता" उतनी ही अधिक होगी और गति उतनी ही अधिक होगी।

तरल और ठोस मीडिया में, प्रसार का सिद्धांत और ध्वनि की गति समान होती है कि कैसे एक लहर हवा में फैलती है: संपीड़न-निर्वहन द्वारा। लेकिन इन माध्यमों में, तापमान पर समान निर्भरता के अलावा, माध्यम का घनत्व और उसकी संरचना/संरचना काफी महत्वपूर्ण है। पदार्थ का घनत्व जितना कम होगा, ध्वनि की गति उतनी ही अधिक होगी और इसके विपरीत। माध्यम की संरचना पर निर्भरता अधिक जटिल है और प्रत्येक विशिष्ट मामले में अणुओं/परमाणुओं के स्थान और अंतःक्रिया को ध्यान में रखते हुए निर्धारित की जाती है।

हवा में ध्वनि की गति t, °C 20: 343 m/s . पर
आसुत जल में t, °C 20: 1481 m/s . पर ध्वनि की गति
t, °C 20: 5000 m/s . पर स्टील में ध्वनि की गति

स्थायी तरंगें और हस्तक्षेप

जब एक वक्ता एक सीमित स्थान में ध्वनि तरंगें बनाता है, तो सीमाओं से तरंग परावर्तन का प्रभाव अनिवार्य रूप से होता है। नतीजतन, सबसे अधिक बार हस्तक्षेप प्रभाव- जब दो या दो से अधिक ध्वनि तरंगें एक दूसरे पर आरोपित होती हैं। व्यतिकरण की घटना के विशेष मामले हैं: 1) बीटिंग वेव्स या 2) स्टैंडिंग वेव्स। लहरों की धड़कन- यह तब होता है जब निकट आवृत्तियों और आयामों के साथ तरंगों का जोड़ होता है। बीट्स की घटना का पैटर्न: जब आवृत्ति में समान दो तरंगें एक दूसरे पर आरोपित होती हैं। किसी समय में, इस तरह के ओवरलैप के साथ, आयाम शिखर "चरण में" मेल खा सकते हैं, और "एंटीफ़ेज़" में मंदी भी मेल खा सकते हैं। इस प्रकार ध्वनि की धड़कन की विशेषता है। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि, खड़ी तरंगों के विपरीत, चोटियों के चरण संयोग लगातार नहीं होते हैं, लेकिन कुछ समय अंतराल पर होते हैं। कान से, धड़कन का ऐसा पैटर्न काफी स्पष्ट रूप से भिन्न होता है, और क्रमशः मात्रा में आवधिक वृद्धि और कमी के रूप में सुना जाता है। इस प्रभाव की घटना के लिए तंत्र अत्यंत सरल है: चोटियों के संयोग के समय, मात्रा बढ़ जाती है, मंदी के संयोग के क्षण में, मात्रा घट जाती है।

खड़ी तरंगेंएक ही आयाम, चरण और आवृत्ति की दो तरंगों के अध्यारोपण के मामले में उत्पन्न होती हैं, जब ऐसी तरंगें "मिलती हैं" एक आगे की दिशा में चलती है, और दूसरी विपरीत दिशा में। अंतरिक्ष के क्षेत्र में (जहां एक स्थायी लहर का गठन किया गया था), दो आवृत्ति आयामों के सुपरपोजिशन की एक तस्वीर उत्पन्न होती है, जिसमें वैकल्पिक मैक्सिमा (तथाकथित एंटीनोड्स) और मिनिमा (तथाकथित नोड्स) होते हैं। जब यह घटना होती है, तो परावर्तन के स्थान पर तरंग की आवृत्ति, चरण और क्षीणन गुणांक अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। यात्रा तरंगों के विपरीत, एक खड़ी लहर में कोई ऊर्जा हस्तांतरण नहीं होता है क्योंकि इस लहर को बनाने वाली आगे और पीछे की तरंगें आगे और विपरीत दिशाओं में समान मात्रा में ऊर्जा ले जाती हैं। एक खड़ी लहर की घटना की एक दृश्य समझ के लिए, आइए घरेलू ध्वनिकी से एक उदाहरण की कल्पना करें। मान लें कि हमारे पास कुछ सीमित स्थान (कमरे) में फ़्लोर स्टैंडिंग स्पीकर हैं। उन्हें बहुत सारे बास के साथ कुछ गाना बजाने के बाद, आइए कमरे में श्रोता के स्थान को बदलने का प्रयास करें। इस प्रकार, श्रोता, स्थायी तरंग के न्यूनतम (घटाव) के क्षेत्र में आ गया है, इस प्रभाव को महसूस करेगा कि बास बहुत छोटा हो गया है, और यदि श्रोता आवृत्तियों के अधिकतम (जोड़) के क्षेत्र में प्रवेश करता है, तो विपरीत बास क्षेत्र में उल्लेखनीय वृद्धि का प्रभाव प्राप्त होता है। इस मामले में, आधार आवृत्ति के सभी सप्तक में प्रभाव देखा जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आधार आवृत्ति 440 हर्ट्ज है, तो 880 हर्ट्ज, 1760 हर्ट्ज, 3520 हर्ट्ज आदि की आवृत्तियों पर "जोड़" या "घटाव" की घटना भी देखी जाएगी।

अनुनाद घटना

अधिकांश ठोस पदार्थों की अपनी प्रतिध्वनि आवृत्ति होती है। इस आशय को समझने के लिए एक पारंपरिक पाइप के उदाहरण पर काफी सरल है, केवल एक छोर पर खुला है। आइए एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जहां एक स्पीकर पाइप के दूसरे छोर से जुड़ा हो, जो किसी एक स्थिर आवृत्ति को चला सकता है, इसे बाद में भी बदला जा सकता है। अब, एक पाइप की अपनी गुंजयमान आवृत्ति होती है, सरल शब्दों में, यह वह आवृत्ति है जिस पर पाइप "प्रतिध्वनित" होता है या अपनी ध्वनि बनाता है। यदि स्पीकर की आवृत्ति (समायोजन के परिणामस्वरूप) पाइप की अनुनाद आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो वॉल्यूम को कई गुना बढ़ाने का प्रभाव होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि लाउडस्पीकर पाइप में वायु स्तंभ के कंपन को एक महत्वपूर्ण आयाम के साथ उत्तेजित करता है जब तक कि समान "अनुनाद आवृत्ति" नहीं मिलती है और अतिरिक्त प्रभाव होता है। परिणामी घटना को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: इस उदाहरण में पाइप एक विशिष्ट आवृत्ति पर प्रतिध्वनित करके स्पीकर को "मदद" करता है, उनके प्रयास जोड़ते हैं और एक श्रव्य जोरदार प्रभाव में "बाहर डालना"। संगीत वाद्ययंत्रों के उदाहरण पर, इस घटना का आसानी से पता लगाया जा सकता है, क्योंकि अधिकांश के डिजाइन में रेज़ोनेटर नामक तत्व होते हैं। यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि एक निश्चित आवृत्ति या संगीत स्वर को बढ़ाने के उद्देश्य से क्या कार्य करता है। उदाहरण के लिए: एक छेद के रूप में एक गुंजयमान यंत्र के साथ एक गिटार शरीर, मात्रा के साथ मेल खाता है; बांसुरी पर पाइप का डिज़ाइन (और सामान्य रूप से सभी पाइप); ड्रम के शरीर का बेलनाकार आकार, जो स्वयं एक निश्चित आवृत्ति का गुंजयमान यंत्र है।

ध्वनि और आवृत्ति प्रतिक्रिया की आवृत्ति स्पेक्ट्रम

चूंकि व्यावहारिक रूप से समान आवृत्ति की कोई तरंगें नहीं होती हैं, इसलिए श्रव्य श्रेणी के संपूर्ण ध्वनि स्पेक्ट्रम को ओवरटोन या हार्मोनिक्स में विघटित करना आवश्यक हो जाता है। इन उद्देश्यों के लिए, ऐसे ग्राफ़ हैं जो आवृत्ति पर ध्वनि कंपन की सापेक्ष ऊर्जा की निर्भरता को प्रदर्शित करते हैं। ऐसे ग्राफ को ध्वनि आवृत्ति स्पेक्ट्रम ग्राफ कहा जाता है। ध्वनि की आवृत्ति स्पेक्ट्रमदो प्रकार हैं: असतत और निरंतर। असतत स्पेक्ट्रम प्लॉट व्यक्तिगत रूप से आवृत्तियों को प्रदर्शित करता है, रिक्त स्थान द्वारा अलग किया जाता है। निरंतर स्पेक्ट्रम में, सभी ध्वनि आवृत्तियां एक साथ मौजूद होती हैं।
संगीत या ध्वनिकी के मामले में, सामान्य शेड्यूल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। पीक-टू-फ़्रीक्वेंसी विशेषताएँ(संक्षिप्त "एएफसी")। यह ग्राफ पूरे आवृत्ति स्पेक्ट्रम (20 हर्ट्ज - 20 किलोहर्ट्ज़) में आवृत्ति पर ध्वनि कंपन के आयाम की निर्भरता को दर्शाता है। इस तरह के ग्राफ को देखते हुए, यह समझना आसान है, उदाहरण के लिए, किसी विशेष स्पीकर या स्पीकर सिस्टम की ताकत या कमजोरियां, ऊर्जा वापसी के सबसे मजबूत क्षेत्र, आवृत्ति गिरती है और बढ़ती है, क्षीणन, साथ ही साथ स्थिरता का पता लगाती है गिरावट का।

ध्वनि तरंगों का प्रसार, चरण और एंटीफेज

ध्वनि तरंगों के संचरण की प्रक्रिया स्रोत से सभी दिशाओं में होती है। इस घटना को समझने के लिए सबसे सरल उदाहरण: पानी में फेंका गया कंकड़।
जिस स्थान पर पत्थर गिरा, वहां से लहरें पानी की सतह पर सभी दिशाओं में विचरण करने लगती हैं। हालाँकि, आइए एक निश्चित मात्रा में स्पीकर का उपयोग करने वाली स्थिति की कल्पना करें, मान लीजिए कि एक बंद बॉक्स है, जो एक एम्पलीफायर से जुड़ा है और किसी प्रकार का संगीत संकेत बजाता है। यह नोटिस करना आसान है (विशेषकर यदि आप एक शक्तिशाली कम-आवृत्ति संकेत देते हैं, जैसे कि बास ड्रम), कि स्पीकर एक तीव्र गति "आगे" करता है, और फिर वही तीव्र गति "पीछे" करता है। यह समझा जाना बाकी है कि जब स्पीकर आगे बढ़ता है, तो यह एक ध्वनि तरंग का उत्सर्जन करता है, जिसे हम बाद में सुनते हैं। लेकिन क्या होता है जब स्पीकर पीछे की ओर जाता है? और विरोधाभासी रूप से, वही होता है, स्पीकर वही ध्वनि बनाता है, केवल यह हमारे उदाहरण में पूरी तरह से बॉक्स के वॉल्यूम के भीतर फैलता है, इसके आगे जाने के बिना (बॉक्स बंद है)। सामान्य तौर पर, उपरोक्त उदाहरण में, बहुत सारी दिलचस्प भौतिक घटनाएं देखी जा सकती हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण चरण की अवधारणा है।

ध्वनि तरंग जो स्पीकर, वॉल्यूम में होने के कारण, श्रोता की दिशा में विकीर्ण होती है - "चरण में" होती है। रिवर्स वेव, जो बॉक्स के आयतन में जाती है, तदनुरूप एंटीफेज होगी। केवल यह समझना बाकी है कि इन अवधारणाओं का क्या अर्थ है? सिग्नल चरण- अंतरिक्ष में किसी बिंदु पर वर्तमान समय में यह ध्वनि दबाव स्तर है। चरण को पारंपरिक स्टीरियो फ्लोर-स्टैंडिंग जोड़ी होम स्पीकर द्वारा संगीत सामग्री के प्लेबैक के उदाहरण से सबसे आसानी से समझा जाता है। आइए कल्पना करें कि एक निश्चित कमरे में दो ऐसे फ्लोर-स्टैंडिंग स्पीकर स्थापित हैं और खेलते हैं। इस मामले में दोनों स्पीकर एक तुल्यकालिक चर ध्वनि दबाव संकेत को पुन: उत्पन्न करते हैं, इसके अलावा, एक स्पीकर का ध्वनि दबाव दूसरे स्पीकर के ध्वनि दबाव में जोड़ा जाता है। एक समान प्रभाव क्रमशः बाएँ और दाएँ वक्ताओं के संकेत प्रजनन के समकालिकता के कारण होता है, दूसरे शब्दों में, बाएँ और दाएँ वक्ताओं द्वारा उत्सर्जित तरंगों की चोटियाँ और घाटियाँ मेल खाती हैं।

अब आइए कल्पना करें कि ध्वनि दबाव अभी भी उसी तरह बदल रहे हैं (वे नहीं बदले हैं), लेकिन अब वे एक दूसरे के विपरीत हैं। यह तब हो सकता है जब आप दो स्पीकरों में से एक को रिवर्स पोलरिटी ("+" केबल को एम्पलीफायर से स्पीकर सिस्टम के "-" टर्मिनल तक, और "-" केबल को एम्पलीफायर से स्पीकर के "+" टर्मिनल से कनेक्ट करते हैं। व्यवस्था)। इस मामले में, दिशा में विपरीत संकेत दबाव अंतर का कारण होगा, जिसे निम्नानुसार संख्याओं के रूप में दर्शाया जा सकता है: बायां स्पीकर "1 Pa" का दबाव बनाएगा और दायां स्पीकर "माइनस 1 Pa" का दबाव बनाएगा। . नतीजतन, श्रोता की स्थिति में ध्वनि की कुल मात्रा शून्य के बराबर होगी। इस घटना को एंटीफेज कहा जाता है। यदि हम समझने के लिए उदाहरण पर अधिक विस्तार से विचार करते हैं, तो यह पता चलता है कि "चरण में" खेलने वाले दो स्पीकर वायु संपीड़न और दुर्लभता के समान क्षेत्र बनाते हैं, जो वास्तव में एक दूसरे की मदद करते हैं। एक आदर्श एंटीफेज के मामले में, एक स्पीकर द्वारा बनाए गए एयर स्पेस कॉम्पैक्शन का क्षेत्र दूसरे स्पीकर द्वारा बनाए गए एयर स्पेस रेयरफैक्शन के क्षेत्र के साथ होगा। यह लगभग लहरों के परस्पर समकालिक अवमंदन की परिघटना जैसा दिखता है। सच है, व्यवहार में, मात्रा शून्य तक नहीं गिरती है, और हम एक भारी विकृत और क्षीण ध्वनि सुनेंगे।

सबसे सुलभ तरीके से, इस घटना को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: एक ही दोलन (आवृत्ति) के साथ दो संकेत, लेकिन समय में स्थानांतरित हो गए। इसे देखते हुए, सामान्य गोल घड़ियों के उदाहरण का उपयोग करके इन विस्थापन घटनाओं का प्रतिनिधित्व करना अधिक सुविधाजनक है। आइए कल्पना करें कि दीवार पर कई समान गोल घड़ियां लटकी हुई हैं। जब इन घड़ियों के सेकंड हैंड सिंक में चलते हैं, एक घड़ी पर 30 सेकंड और दूसरी पर 30 सेकंड, तो यह एक सिग्नल का उदाहरण है जो चरण में है। यदि दूसरे हाथ एक शिफ्ट के साथ चलते हैं, लेकिन गति अभी भी समान है, उदाहरण के लिए, एक घड़ी पर 30 सेकंड, और दूसरे 24 सेकंड पर, तो यह एक फेज शिफ्ट (शिफ्ट) का एक उत्कृष्ट उदाहरण है। उसी तरह, एक आभासी सर्कल के भीतर, चरण को डिग्री में मापा जाता है। इस मामले में, जब संकेतों को एक दूसरे के सापेक्ष 180 डिग्री (अवधि का आधा) से स्थानांतरित किया जाता है, तो एक शास्त्रीय एंटीफ़ेज़ प्राप्त होता है। अक्सर व्यवहार में, छोटे चरण बदलाव होते हैं, जिन्हें डिग्री में भी निर्धारित किया जा सकता है और सफलतापूर्वक समाप्त किया जा सकता है।

लहरें सपाट और गोलाकार होती हैं। एक फ्लैट वेवफ्रंट केवल एक दिशा में फैलता है और व्यवहार में शायद ही कभी सामने आता है। गोलाकार तरंगाग्र एक साधारण प्रकार की तरंग है जो एक ही बिंदु से निकलती है और सभी दिशाओं में फैलती है। ध्वनि तरंगों में गुण होता है विवर्तन, अर्थात। बाधाओं और वस्तुओं से बचने की क्षमता। लिफाफे की डिग्री ध्वनि तरंग की लंबाई और बाधा या छेद के आयामों के अनुपात पर निर्भर करती है। ध्वनि के मार्ग में बाधा आने पर भी विवर्तन होता है। इस मामले में, दो परिदृश्य संभव हैं: 1) यदि बाधा के आयाम तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़े हैं, तो ध्वनि परावर्तित या अवशोषित होती है (सामग्री के अवशोषण की डिग्री, बाधा की मोटाई, आदि के आधार पर)। ), और बाधा के पीछे एक "ध्वनिक छाया" क्षेत्र बनता है। 2) यदि बाधा के आयाम तरंग दैर्ध्य के बराबर या उससे भी कम हैं, तो ध्वनि सभी दिशाओं में कुछ हद तक विचलित होती है। यदि एक ध्वनि तरंग, एक माध्यम में चलते समय, दूसरे माध्यम (उदाहरण के लिए, एक ठोस माध्यम के साथ एक वायु माध्यम) के साथ इंटरफेस को हिट करती है, तो तीन परिदृश्य उत्पन्न हो सकते हैं: 1) तरंग इंटरफ़ेस से परिलक्षित होगी 2) तरंग दिशा बदले बिना दूसरे माध्यम में जा सकता है 3) एक तरंग दूसरे माध्यम में सीमा पर दिशा परिवर्तन के साथ गुजर सकती है, इसे "तरंग अपवर्तन" कहा जाता है।

ध्वनि तरंग के आधिक्य दाब और दोलनशील आयतन वेग के अनुपात को तरंग प्रतिबाधा कहते हैं। सरल शब्दों में, माध्यम का तरंग प्रतिरोधध्वनि तरंगों को अवशोषित करने या उनका "प्रतिरोध" करने की क्षमता कहा जा सकता है। परावर्तन और संचरण गुणांक सीधे दो मीडिया के तरंग प्रतिबाधा के अनुपात पर निर्भर करते हैं। गैस माध्यम में तरंग प्रतिरोध पानी या ठोस पदार्थों की तुलना में बहुत कम होता है। अतः यदि वायु में ध्वनि तरंग किसी ठोस वस्तु पर या गहरे जल की सतह पर आपतित होती है तो ध्वनि या तो सतह से परावर्तित होती है या काफी हद तक अवशोषित हो जाती है। यह उस सतह (पानी या ठोस) की मोटाई पर निर्भर करता है जिस पर वांछित ध्वनि तरंग गिरती है। एक ठोस या तरल माध्यम की कम मोटाई के साथ, ध्वनि तरंगें लगभग पूरी तरह से "पास" हो जाती हैं, और इसके विपरीत, माध्यम की एक बड़ी मोटाई के साथ, तरंगें अधिक बार परिलक्षित होती हैं। ध्वनि तरंगों के परावर्तन के मामले में, यह प्रक्रिया एक प्रसिद्ध भौतिक नियम के अनुसार होती है: "आपतन कोण प्रतिबिंब के कोण के बराबर है।" इस स्थिति में, जब कम घनत्व वाले माध्यम से तरंग उच्च घनत्व वाले माध्यम की सीमा से टकराती है, तो घटना घटित होती है अपवर्तन. इसमें एक बाधा के साथ "मिलने" के बाद एक ध्वनि तरंग को झुकना (अपवर्तित करना) होता है, और आवश्यक रूप से गति में बदलाव के साथ होता है। अपवर्तन उस माध्यम के तापमान पर भी निर्भर करता है जिसमें परावर्तन होता है।

अंतरिक्ष में ध्वनि तरंगों के प्रसार की प्रक्रिया में, उनकी तीव्रता अनिवार्य रूप से कम हो जाती है, हम कह सकते हैं कि तरंगों का क्षीणन और ध्वनि का कमजोर होना। व्यवहार में, इस तरह के प्रभाव का सामना करना काफी सरल है: उदाहरण के लिए, यदि दो लोग एक खेत में कुछ निकट दूरी (एक मीटर या उससे अधिक) पर खड़े होते हैं और एक दूसरे से बात करना शुरू करते हैं। यदि आप बाद में लोगों के बीच की दूरी बढ़ाते हैं (यदि वे एक-दूसरे से दूर जाने लगते हैं), तो बातचीत की मात्रा का समान स्तर कम और श्रव्य हो जाएगा। एक समान उदाहरण ध्वनि तरंगों की तीव्रता को कम करने की घटना को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है। ये क्यों हो रहा है? इसका कारण गर्मी हस्तांतरण की विभिन्न प्रक्रियाएं, आणविक संपर्क और ध्वनि तरंगों के आंतरिक घर्षण हैं। अक्सर व्यवहार में, ध्वनि ऊर्जा का तापीय ऊर्जा में रूपांतरण होता है। इस तरह की प्रक्रिया अनिवार्य रूप से 3 ध्वनि प्रसार मीडिया में से किसी में उत्पन्न होती है और इसे इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: ध्वनि तरंग अवशोषण.

ध्वनि तरंगों के अवशोषण की तीव्रता और डिग्री कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे कि माध्यम का दबाव और तापमान। इसके अलावा, अवशोषण ध्वनि की विशिष्ट आवृत्ति पर निर्भर करता है। जब कोई ध्वनि तरंग द्रवों या गैसों में फैलती है तो विभिन्न कणों के बीच घर्षण का प्रभाव होता है, जिसे श्यानता कहते हैं। आणविक स्तर पर इस घर्षण के परिणामस्वरूप, ध्वनि से तापीय में तरंग के परिवर्तन की प्रक्रिया होती है। दूसरे शब्दों में, माध्यम की तापीय चालकता जितनी अधिक होगी, तरंग अवशोषण की डिग्री उतनी ही कम होगी। गैसीय मीडिया में ध्वनि अवशोषण भी दबाव पर निर्भर करता है (समुद्र तल के सापेक्ष बढ़ती ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन)। ध्वनि की आवृत्ति पर अवशोषण की डिग्री की निर्भरता के लिए, चिपचिपाहट और तापीय चालकता की उपरोक्त निर्भरता को ध्यान में रखते हुए, ध्वनि का अवशोषण जितना अधिक होता है, इसकी आवृत्ति उतनी ही अधिक होती है। उदाहरण के लिए, सामान्य तापमान और दबाव पर, हवा में, 5000 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक तरंग का अवशोषण 3 डीबी / किमी है, और 50,000 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक तरंग का अवशोषण पहले से ही 300 डीबी / एम होगा।

ठोस मीडिया में, उपरोक्त सभी निर्भरताएं (तापीय चालकता और चिपचिपाहट) संरक्षित हैं, लेकिन इसमें कुछ और शर्तें जोड़ी जाती हैं। वे ठोस पदार्थों की आणविक संरचना से जुड़े होते हैं, जो अलग-अलग हो सकते हैं, अपनी विषमताओं के साथ। इस आंतरिक ठोस आणविक संरचना के आधार पर, इस मामले में ध्वनि तरंगों का अवशोषण भिन्न हो सकता है, और विशेष सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है। जब ध्वनि एक ठोस पिंड से होकर गुजरती है, तो तरंग परिवर्तनों और विकृतियों की एक श्रृंखला से गुजरती है, जो अक्सर ध्वनि ऊर्जा के बिखरने और अवशोषण की ओर ले जाती है। आणविक स्तर पर, अव्यवस्थाओं का प्रभाव हो सकता है, जब एक ध्वनि तरंग परमाणु विमानों के विस्थापन का कारण बनती है, जो तब अपनी मूल स्थिति में लौट आती है। या, अव्यवस्थाओं की गति उनके लंबवत अव्यवस्थाओं या क्रिस्टल संरचना में दोषों के साथ टकराव की ओर ले जाती है, जो उनके मंदी का कारण बनती है और परिणामस्वरूप, ध्वनि तरंग का कुछ अवशोषण होता है। हालाँकि, ध्वनि तरंग भी इन दोषों के साथ प्रतिध्वनित हो सकती है, जिससे मूल तरंग का विरूपण होगा। आंतरिक घर्षण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप सामग्री की आणविक संरचना के तत्वों के साथ बातचीत के समय ध्वनि तरंग की ऊर्जा समाप्त हो जाती है।

मैं मानव श्रवण धारणा की विशेषताओं और ध्वनि प्रसार की कुछ सूक्ष्मताओं और विशेषताओं का विश्लेषण करने का प्रयास करूंगा।

थंडर, संगीत, सर्फ की आवाज, मानव भाषण और बाकी सब कुछ जो हम सुनते हैं वह ध्वनि है। "ध्वनि" क्या है?

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वास्तव में, जो कुछ भी हम ध्वनि के रूप में मानने के आदी हैं, वह कंपन (वायु के) की किस्मों में से एक है जिसे हमारा मस्तिष्क और अंग अनुभव कर सकते हैं।

ध्वनि की प्रकृति क्या है

हवा में प्रसारित सभी ध्वनियाँ ध्वनि तरंग के कंपन हैं। यह किसी वस्तु के कंपन से उत्पन्न होता है और अपने स्रोत से सभी दिशाओं में विचलन करता है। दोलन करने वाली वस्तु वातावरण में अणुओं को संकुचित करती है और फिर एक दुर्लभ वातावरण बनाती है, जिससे अणु एक दूसरे को आगे और पीछे पीछे हटाते हैं। इस प्रकार वायुदाब में परिवर्तन वस्तु से दूर फैलते हैं, अणु स्वयं अपने लिए उसी स्थिति में रहते हैं।

कर्ण पर ध्वनि तरंगों का प्रभाव। छवि स्रोत: prd.go.th

जैसे ही ध्वनि तरंग अंतरिक्ष में यात्रा करती है, यह अपने पथ में वस्तुओं को उछाल देती है, जिससे आसपास की हवा में परिवर्तन होता है। जब ये परिवर्तन आपके कान तक पहुँचते हैं और ईयरड्रम को प्रभावित करते हैं, तो तंत्रिका अंत मस्तिष्क को एक संकेत भेजते हैं, और आप इन कंपनों को ध्वनि के रूप में देखते हैं।

ध्वनि तरंग की मुख्य विशेषताएं

ध्वनि तरंग का सबसे सरल रूप साइन तरंग है। शुद्ध साइन तरंगें प्रकृति में दुर्लभ हैं, लेकिन यह उनके साथ है कि आपको ध्वनि की भौतिकी का अध्ययन शुरू करना चाहिए, क्योंकि किसी भी ध्वनि को साइन तरंगों के संयोजन में विघटित किया जा सकता है।

साइन वेव ध्वनि के तीन बुनियादी भौतिक मानदंडों को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है - आवृत्ति, आयाम और चरण।

आवृत्ति

दोलन आवृत्ति जितनी कम होगी, ध्वनि उतनी ही कम होगी। छवि स्रोत: कारणगाइड।रु

फ़्रीक्वेंसी एक मान है जो प्रति सेकंड दोलनों की संख्या को दर्शाता है। इसे दोलन की अवधि या हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है। मानव कान 20 हर्ट्ज (कम आवृत्ति) से 20 किलोहर्ट्ज़ (उच्च आवृत्ति) की सीमा में ध्वनि का अनुभव कर सकता है। इस सीमा से ऊपर की ध्वनियों को अल्ट्रासाउंड कहा जाता है, और नीचे - इन्फ्रासाउंड, और मानव श्रवण अंगों द्वारा नहीं माना जाता है।

आयाम

ध्वनि तरंग का आयाम जितना अधिक होगा, ध्वनि उतनी ही तेज होगी।

ध्वनि तरंग के आयाम (या तीव्रता) की अवधारणा ध्वनि की ताकत से संबंधित है, जिसे मानव श्रवण अंग ध्वनि की मात्रा या प्रबलता के रूप में अनुभव करते हैं। लोग ध्वनि की मात्रा की एक विस्तृत श्रृंखला का अनुभव कर सकते हैं: एक शांत अपार्टमेंट में टपकने वाले नल से लेकर संगीत कार्यक्रम में संगीत बजाने तक। लाउडनेस माप फोनोमीटर (डेसिबल में संकेतक) का उपयोग करते हैं, जो माप को अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए एक लघुगणकीय पैमाने का उपयोग करते हैं।

ध्वनि तरंग चरण

ध्वनि तरंग के चरण। छवि स्रोत: Muz-Flame.ru

दो ध्वनि तरंगों के गुणों का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त होता है। यदि दो तरंगों का आयाम और आवृत्ति समान हो, तो दो ध्वनि तरंगें प्रावस्था में कहलाती हैं। चरण को 0 से 360 तक मापा जाता है, जहां 0 एक मान है जो दर्शाता है कि दो ध्वनि तरंगें समकालिक (चरण में) हैं और 180 एक मान है जो दर्शाता है कि तरंगें एक दूसरे के विपरीत हैं (चरण से बाहर)। जब दो ध्वनि तरंगें चरण में होती हैं, तो दो ध्वनियाँ ओवरलैप होती हैं और संकेत एक दूसरे को बढ़ाते हैं। जब दो सिग्नल जो आयाम में मेल नहीं खाते हैं, संयुक्त होते हैं, तो दबाव अंतर के कारण सिग्नल दब जाते हैं, जिससे शून्य परिणाम होता है, यानी ध्वनि गायब हो जाती है। इस घटना को "चरण दमन" के रूप में जाना जाता है।

दो समान ऑडियो संकेतों का संयोजन करते समय - चरण दमन एक गंभीर समस्या हो सकती है, साथ ही एक बड़ा उपद्रव ध्वनिक कमरे में सतहों से परावर्तित तरंग के साथ मूल ध्वनि तरंग का संयोजन है। उदाहरण के लिए, जब एक स्टीरियो मिक्सर के बाएँ और दाएँ चैनल एक सामंजस्यपूर्ण रिकॉर्डिंग का उत्पादन करने के लिए संयुक्त होते हैं, तो सिग्नल चरण रद्दीकरण से ग्रस्त हो सकता है।

एक डेसिबल क्या है?

डेसिबल ध्वनि दबाव या विद्युत वोल्टेज के स्तर को मापते हैं। यह एक इकाई है जो दो अलग-अलग मात्राओं के अनुपात को एक दूसरे से दर्शाती है। बेल (अमेरिकी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर बेल के नाम पर) एक दशमलव लघुगणक है जो एक दूसरे से दो अलग-अलग संकेतों के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है। इसका मतलब है कि पैमाने पर प्रत्येक क्रमिक बेला के लिए, प्राप्त संकेत दस गुना अधिक मजबूत होता है। उदाहरण के लिए, तेज ध्वनि का ध्वनि दबाव शांत ध्वनि की तुलना में अरबों गुना अधिक होता है। इतने बड़े मूल्यों को प्रदर्शित करने के लिए, उन्होंने डेसिबल (डीबी) के सापेक्ष मूल्य का उपयोग करना शुरू किया - जबकि 1.000.000.000 109, या केवल 9 है। ध्वनिक भौतिकविदों द्वारा इस मूल्य को अपनाने से बड़ी संख्या में अधिक आसानी से काम करना संभव हो गया। .

विभिन्न ध्वनियों के लिए वॉल्यूम स्केल। छवि स्रोत: Nauet.ru

व्यवहार में, यह पता चला है कि ध्वनि स्तर को मापने के लिए बेल बहुत बड़ी इकाई है, इसलिए उन्होंने इसके बजाय डेसिबल का उपयोग करना शुरू कर दिया, जो कि एक बेल का दसवां हिस्सा है। यह नहीं कहा जा सकता है कि बेल के बजाय डेसिबल का उपयोग करना, जैसे कि मीटर के बजाय सेंटीमीटर का उपयोग करना है, यह इंगित करने के लिए कि जूते का आकार, बेल और डेसिबल सापेक्ष मूल्य हैं।

ऊपर से, यह स्पष्ट है कि ध्वनि स्तर आमतौर पर डेसिबल में मापा जाता है। टेलीफोन के आविष्कार के समय से लेकर आज तक कई वर्षों से ध्वनि स्तर के कुछ मानकों का उपयोग ध्वनिकी में किया जाता रहा है। इनमें से अधिकांश मानकों को आधुनिक उपकरणों के संबंध में लागू करना मुश्किल है, इनका उपयोग केवल पुराने उपकरणों के लिए किया जाता है। आज, रिकॉर्डिंग और प्रसारण स्टूडियो में उपकरण ऐसी इकाई का उपयोग करते हैं जैसे dBu (0.775 V के स्तर के सापेक्ष डेसिबल), और घरेलू उपकरणों में - dBV (डेसिबल, 1 V के स्तर के सापेक्ष मापा जाता है)। डिजिटल ऑडियो उपकरण ध्वनि शक्ति को मापने के लिए dBFS (डेसिबल फुल स्केल) का उपयोग करता है।

डी बी एम- "एम" का अर्थ मिलीवाट (एमडब्ल्यू) है, जो विद्युत शक्ति का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग की जाने वाली माप की इकाई है। पावर को विद्युत वोल्टेज से अलग किया जाना चाहिए, हालांकि दोनों अवधारणाएं एक-दूसरे से निकटता से संबंधित हैं। माप की इकाई dBm का उपयोग टेलीफोन संचार की शुरुआत के समय से किया जाने लगा, आज इसका उपयोग पेशेवर उपकरणों में भी किया जाता है।

dBu- इस मामले में, वोल्टेज को संदर्भ शून्य स्तर के सापेक्ष (शक्ति के बजाय) मापा जाता है, 0.75 वोल्ट को संदर्भ स्तर माना जाता है। आधुनिक पेशेवर ऑडियो अनुप्रयोगों में, dBu को dBm से बदल दिया गया है। ऑडियो इंजीनियरिंग के क्षेत्र में माप की एक इकाई के रूप में, अतीत में dBu का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक था, जब सिग्नल स्तर का आकलन करने के लिए, इसके वोल्टेज के बजाय विद्युत शक्ति पर विचार करना अधिक महत्वपूर्ण था।

डीबीवी- माप की यह इकाई भी संदर्भ शून्य स्तर (जैसे डीबीयू के मामले में) पर आधारित है, हालांकि, 1 वी को संदर्भ स्तर के रूप में लिया जाता है, जो कि 0.775 वी के आंकड़े से अधिक सुविधाजनक है। इस ध्वनि माप इकाई का अक्सर उपयोग किया जाता है घरेलू और अर्ध-पेशेवर ऑडियो उपकरण के लिए।

डीबीएफएस- सिग्नल स्तर का यह अनुमान डिजिटल ऑडियो इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और माप की उपरोक्त इकाइयों से बहुत अलग है। एफएस (पूर्ण पैमाने) एक पूर्ण पैमाने है, जिसका उपयोग किया जाता है, क्योंकि एनालॉग ऑडियो के विपरीत, जिसमें एक इष्टतम वोल्टेज होता है, डिजिटल सिग्नल के साथ काम करते समय डिजिटल मूल्यों की पूरी श्रृंखला समान रूप से स्वीकार्य होती है। 0 dBFS अधिकतम संभव डिजिटल ऑडियो स्तर है जिसे बिना किसी विकृति के रिकॉर्ड किया जा सकता है। डीबीयू और डीबीवी जैसे एनालॉग मापन मानकों में 0 डीबीएफएस से आगे कोई हेडरूम नहीं है।

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ध्वनि यांत्रिक कंपन है जो मुख्य रूप से अनुदैर्ध्य तरंगों के रूप में एक लोचदार सामग्री माध्यम में फैलती है।

निर्वात में, ध्वनि का प्रसार नहीं होता है, क्योंकि ध्वनि संचरण के लिए भौतिक माध्यम और भौतिक माध्यम के कणों के बीच यांत्रिक संपर्क की आवश्यकता होती है।

ध्वनि माध्यम में ध्वनि तरंगों के रूप में फैलती है। ध्वनि तरंगें यांत्रिक कंपन हैं जो माध्यम में इसके सशर्त कणों की सहायता से प्रसारित होती हैं। पर्यावरण के सशर्त कणों के तहत इसके माइक्रोवॉल्यूम को समझते हैं।

ध्वनिक तरंग की मुख्य भौतिक विशेषताएं:

1. आवृत्ति।

आवृत्तिध्वनि तरंग मात्रा है प्रति इकाई समय में पूर्ण दोलनों की संख्या के बराबर। प्रतीक द्वारा दर्शाया गया वी (नग्न) और मापा हर्ट्ज़ में। 1 हर्ट्ज \u003d 1 गिनती / सेकंड \u003d [ एस -1]।

ध्वनि कंपन के पैमाने को निम्नलिखित आवृत्ति अंतरालों में विभाजित किया गया है:

इन्फ्रासाउंड (0 से 16 हर्ट्ज तक);

श्रव्य ध्वनि (16 से 16,000 हर्ट्ज तक);

अल्ट्रासाउंड (16,000 हर्ट्ज से अधिक)।

ध्वनि तरंग की आवृत्ति से निकटता से संबंधित पारस्परिक, ध्वनि तरंग की अवधि है। अवधिध्वनि तरंग माध्यम के कणों के एक पूर्ण दोलन का समय है। लक्षित टीऔर सेकंड [एस] में मापा जाता है।

ध्वनि तरंगों को ले जाने वाले माध्यम के कणों के दोलन की दिशा के अनुसार ध्वनि तरंगों को विभाजित किया जाता है:

· अनुदैर्ध्य;

अनुप्रस्थ।

अनुदैर्ध्य तरंगों के लिए, माध्यम के कणों के दोलन की दिशा ध्वनि तरंग के माध्यम में प्रसार की दिशा के साथ मेल खाती है (चित्र 1)।

अनुप्रस्थ तरंगों के लिए, माध्यम के कणों के कंपन की दिशा ध्वनि तरंग के प्रसार की दिशा के लंबवत होती है (चित्र 2)।

चावल। 1 अंजीर। 2

अनुदैर्ध्य तरंगें गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में फैलती हैं। अनुप्रस्थ - केवल ठोस में।

3. कंपन का आकार।

कंपन के आकार के अनुसार, ध्वनि तरंगों को विभाजित किया जाता है:

सरल लहरें;

जटिल लहरें।

एक साधारण तरंग का ग्राफ एक ज्या तरंग है।

एक जटिल तरंग ग्राफ कोई आवधिक गैर-साइनसॉइडल वक्र है .

4. तरंग दैर्ध्य।

तरंगदैर्घ्य - परिमाण,उस दूरी के बराबर जिस पर एक ध्वनि तरंग एक अवधि के बराबर समय में फैलती है। इसे (लैम्ब्डा) नामित किया गया है और इसे मीटर (एम), सेंटीमीटर (सेमी), मिलीमीटर (मिमी), माइक्रोमीटर (माइक्रोन) में मापा जाता है।

तरंगदैर्घ्य उस माध्यम पर निर्भर करता है जिसमें ध्वनि का प्रसार होता है।

5. ध्वनि तरंग की गति।

ध्वनि तरंग गतिएक स्थिर ध्वनि स्रोत वाले माध्यम में ध्वनि प्रसार की गति है। प्रतीक v द्वारा निरूपित, सूत्र द्वारा परिकलित:

ध्वनि तरंग की गति माध्यम के प्रकार और तापमान पर निर्भर करती है। ठोस लोचदार निकायों में ध्वनि की उच्चतम गति, कम - तरल पदार्थ में, और सबसे छोटी - गैसों में।

वायु, सामान्य वायुमंडलीय दबाव, तापमान - 20 डिग्री, v = 342 m/s;

पानी, तापमान 15-20 डिग्री, v = 1500 m/s;

धातु, वी = 5000-10000 एम / एस।

तापमान में 10 डिग्री की वृद्धि के साथ हवा में ध्वनि की गति लगभग 0.6 मीटर/सेकेंड बढ़ जाती है।