Физиката на звукови вълни - звукови вълни теория - физика и психофизика на звука - електронно ухо

Концепцията за "звук" е тясно свързана с концепцията за "вълна". Интересното е, че тази концепция, е свикнал да абсолютно всички, много причинява трудности, когато се опитате да го даде яснота по адрес. От една страна, вълната - това е нещо, което е свързано с движението, нещо, което се разпространява в пространството, като вълните, отклоняващи се кръгове от хвърлен камък във вода. От друга страна, ние знаем, че се намира на повърхността на водата в близост до клона няма да се движат в посоката на разпространение на вълната от една изоставена близо камък, и в общи линии просто ще се люлеят във водата. Това, което се прехвърля в пространството като вълната се разпространява? Изглежда, в пространството носи смущение. хвърлен камък във вода предизвиква скок - промяна на състоянието на повърхностните води, а това смущение се предава от една до друга точка на резервоара под формата на повърхностни трептения. По този начин, на вълната - е процес на преместване в пространството промени състояние.

Звукова вълна (звукови вълни) - се предава в пространството на механичните вибрациите на молекулите на вещество (например въздух). Нека си представим как разпространението на звукови вълни се провежда в пространството. В резултат на някои смущения (например, поради колебания високоговорител конус или китара низ), което води до движение и колебание на въздуха в определен момент в пространството, има спад на налягането в този момент, тъй като въздухът се компресира в процеса на движение, при което възниква свръхналягане метателен околния въздух слоеве. Тези слоеве са компресирани, което от своя страна създава прекомерно обратно налягане, което се отразява на съседните въздушни слоеве. И така, как ще веригата, първоначалното смущение се предава в пространството от една точка до друга. Този процес се описва механизма за разпространение в пространството на звуковата вълна на. Тялото произвежда смущение (вибрации) на въздуха, се нарича източник на звук.

Познат на всички ни, концепцията за "звук" означава само възприема слухов апарат на човека набор от звукови вибрации. За това, което човек възприема вибрации, и това, което не е така, ние ще говорим по-късно.

Доброто вибрации и трептения като цяло всички, както е известно от физиката, характеризиращи се с амплитуда (интензитет), честота и фаза. По отношение на звукови вибрации, че е много важно да се спомене, такава характеристика, тъй като скоростта на размножаване. Скоростта на разпространение на вибрации, като цяло, зависи от средата, в която звуковите вълни се разпространяват. При тази скорост се влияе от такива фактори, като еластичността на среда, неговата плътност и температура. Например, по-висока е температурата, толкова по-висока от скоростта на звука в него. При нормална (при нормална температура и налягане) условия, скоростта на звука във въздуха е около 330 м / сек. По този начин, времето, след което започва слушател да възприема звукови вълни зависи от разстоянието на слушателя от източника на звука, както и характеристиките на средата, в която се разпространява звуковата вълна. Важно е да се отбележи, че скоростта на разпространението на шума е почти независимо от честотата на звука вибрации. Това означава, наред с други неща, че звукът се възприема в същата последователност, в която той създава източник. Ако това не беше така, а звукът на една честота на друга честота се разпространява по-бързо от звука, вместо, например, музиката, ние ще чуете силно и рязко шум.

Звуковите вълни са присъщи на различните явления, свързани с разпространението на вълните в пространството. Ние списък на най-важните от тях.

Смущения - усилване на трептенията в определени точки на пространството и затихване на трептенията в други точки чрез наслагване на две или повече звукови вълни. Когато чуем различни звуци, но достатъчно близо, за да се премине директно от два източника, елате при нас, че и двете билата на звуковите вълни, на гребена на една вълна и друга депресия. В резултат на наслагването на две вълни, звукът се усилва, тя е отслабена, която се възприема от ухото като сърдечна дейност. Този ефект се нарича намеса във времето. Разбира се, в действителност механизма за смущения е много по-сложен, но същността си остава същата. ритъм появата ефект се използва при създаването на двете музикални тонове в унисон (например, при създаването на китара): Настройката е толкова дълго, колкото на удара, вече не се усещат.

Звукова вълна, когато тя се пада на интерфейса с друг носител, може да бъде отразена от интерфейса, отидете в друга среда, промяна на посоката - пречупват от интерфейса (това явление се нарича рефракция), абсорбирана или едновременно извършване на няколко от тези действия. Степента на абсорбция и отражение зависи от свойствата на медиите в интерфейса.

Енергията на звуковата вълна по време на размножаването му се абсорбира от средата. Този ефект се нарича усвояването на звукови вълни. Наличието на ефекта, причинени от поглъщането на процеси за пренос на топлина и междумолекулно взаимодействието в средата. Важно е, че степента на абсорбция на акустична енергия зависи от свойствата на околната среда (температура, налягане, плътност) и честотата на звукови вибрации: Колкото по-висока честота на акустични трептения, по разсейване преминава по пътя си Soundwave.

Важно е да се спомене и феномена на движението на вълните в затворен обем. същността на която е отражение на звукови вълни от затворено пространство стени. Отражение на звукови вибрации може значително да повлияе на крайния възприемане на звука - за да промените цвета, наситеността дълбочина. По този начин, звукът идва от източник, намиращ се в затворено помещение, многократно удря и подскачащи от стените на стаята, се възприема от слушателя като звук, придружен от особена бучене. Този безпилотен самолет се нарича реверберация (от латинското «reverbero» -. «Отхвърлете"). реверберация ефект е много широко използван в zvukoobrabotke за придаване на специфични свойства и звук тембър.

Способността да се огъват около препятствия - е друга важна характеристика на звуковите вълни, наречена наука дифракция. Степента на дифракция зависи от съотношението между дължината на звукова вълна (честота) и размера на елемента, по пътя й към запушване или дупка. Ако размерът на пречките е много по-голяма от дължината на вълната, звуковата вълна се отразява от него. Ако препятствия размери са сравними с дължината на вълната, или са по-малко от това, звуковата вълна се пречупва.

Друг ефект се дължи на движението на вълните, които не мога да забравя - ефекта на резонанса. Той е както следва. Вълната на звук, създаден от някои от колебание на тялото, простираща се в пространството, може да прехвърли енергия в друга трептене тяло (резонатор), който поглъща тази енергия започва да се колебае, а в действителност, самата се превръща в източник на звук. От първоначалния звуковата вълна се усилва, а звукът става по-силно. Трябва да се отбележи, че в случай на резонанс на звукова вълна енергия се изразходи за "потреперване" на резонатора, който впоследствие се отразява на продължителността на звука.

Ефект на Доплер - един по-интересен, последният в списъка ни с ефект, свързан с разпространението на звукови вълни в пространството. Ефектът е, че дължината на вълната варира според процент промяна по отношение на източника на слушател вълна движение на. Колкото по-бързо слушател (регистрация сензора) подходи източник на вълната, на дължина на вълната записва тях става по-малка, и обратно.

Тези и други събития се записват и широко използвани в много области, като например акустика, zvukoobrabotka и радар.