पक्ष्यांचे गाणे, पाऊस आणि वाऱ्याचा आवाज, मेघगर्जना, संगीत - आपण जे काही ऐकतो ते आपण ध्वनी मानतो.

वैज्ञानिक दृष्टिकोनातून, ध्वनी ही एक भौतिक घटना आहे, जी आहे घन, द्रव आणि वायू माध्यमात प्रसारित होणारी यांत्रिक कंपने. ते श्रवणविषयक संवेदना जागृत करतात.

ध्वनी लहरी कशी येते?

चित्रावर क्लिक करा

सर्व ध्वनी लवचिक लहरींच्या रूपात प्रसारित होतात. आणि शरीर विकृत झाल्यावर प्रकट होणाऱ्या लवचिक शक्तींच्या कृती अंतर्गत लाटा निर्माण होतात. या शक्ती शरीराला त्याच्या मूळ स्थितीकडे परत करतात. उदाहरणार्थ, स्थिर स्थितीत ताणलेली स्ट्रिंग वाजत नाही. परंतु एखाद्याला ते फक्त बाजूला घ्यावे लागेल, कारण लवचिकतेच्या शक्तीच्या प्रभावाखाली ते त्याचे मूळ स्थान घेण्यास प्रवृत्त होईल. कंपने, तो आवाजाचा स्रोत बनतो.

कोणतीही दोलायमान शरीर ध्वनी स्रोत असू शकते, उदाहरणार्थ, एका बाजूला स्थिर असलेली पातळ स्टील प्लेट, वाद्य वाद्यातील हवा, मानवी स्वर दोरखंड, घंटा इ.

जेव्हा कंपन होते तेव्हा हवेत काय होते?

कोणत्याही वायूप्रमाणे हवेतही लवचिकता असते. ते कॉम्प्रेशनचा प्रतिकार करते आणि जेव्हा दाब कमी होतो तेव्हा लगेच विस्तारण्यास सुरवात होते. ते समान रीतीने त्याच्यावरील कोणताही दबाव वेगवेगळ्या दिशेने हस्तांतरित करते.

जर आपण पिस्टनच्या मदतीने हवा तीव्रतेने दाबली तर या ठिकाणी त्वरित दबाव वाढेल. ते ताबडतोब हवेच्या शेजारच्या स्तरांवर हस्तांतरित केले जाईल. ते संकुचित होतील, आणि त्यांच्यातील दबाव वाढेल आणि मागील लेयरमध्ये ते कमी होईल. त्यामुळे साखळीच्या बाजूने, उच्च आणि कमी दाबाचे पर्यायी झोन ​​पुढे प्रसारित केले जातात.

बाजूंना आलटून पालटून, आवाज देणारी स्ट्रिंग प्रथम एका दिशेने आणि नंतर विरुद्ध दिशेने हवेला दाबते. स्ट्रिंग ज्या दिशेने विचलित होते, त्या दिशेने दाब काही प्रमाणात वायुमंडलीय दाबापेक्षा जास्त होतो. विरुद्ध बाजूस, हवा दुर्मिळ असल्याने दाब समान प्रमाणात कमी होतो. कम्प्रेशन आणि दुर्मिळता एकांतरित होईल आणि वेगवेगळ्या दिशेने पसरेल, ज्यामुळे हवेची कंपन होईल. या कंपनांना म्हणतात ध्वनी लहर . आणि वायुमंडलीय दाब आणि दाबाच्या थरातील दाब किंवा हवेच्या दुर्मिळतेतील फरक म्हणतात. ध्वनिक, किंवा ध्वनी दाब.

चित्रावर क्लिक करा

ध्वनी लहरी केवळ हवेतच नाही तर द्रव आणि घन माध्यमांमध्येही पसरते. उदाहरणार्थ, पाणी हा आवाजाचा उत्कृष्ट वाहक आहे. पाण्याखालील खडकाचा आघात आपण ऐकतो. पृष्ठभागावरील जहाजाच्या प्रोपेलरचा आवाज पाणबुडीचे ध्वनीशास्त्र उचलतो. जर आपण लाकडी फळीच्या एका टोकाला यांत्रिक घड्याळ लावले तर, बोर्डच्या विरुद्ध टोकाला आपले कान लावले तर आपल्याला ते टिकल्यासारखे ऐकू येईल.

व्हॅक्यूममध्ये आवाज वेगळे असतील का? 17 व्या शतकात राहणारे इंग्लिश भौतिकशास्त्रज्ञ, रसायनशास्त्रज्ञ आणि धर्मशास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉयल यांनी एका काचेच्या भांड्यात एक घड्याळ ठेवले, ज्यामधून हवा बाहेर काढली गेली. त्याला घड्याळाची टिकटिक ऐकू आली नाही. याचा अर्थ असा होतो की ध्वनी लहरी वायुविहीन जागेत पसरत नाहीत.

ध्वनी लहरी वैशिष्ट्ये

ध्वनी कंपनांचे स्वरूप ध्वनीच्या स्त्रोतावर अवलंबून असते. एकसमान किंवा हार्मोनिक दोलनांना सर्वात सोपा फॉर्म असतो. ते साइनसॉइड म्हणून दर्शविले जाऊ शकतात. अशा दोलनांना मोठेपणा, तरंगलांबी आणि दोलनांच्या प्रसाराची वारंवारता द्वारे दर्शविले जाते.

मोठेपणा

मोठेपणा सामान्य स्थितीत, समतोल स्थितीपासून शरीराचे जास्तीत जास्त विचलन म्हणतात.

ध्वनी लहरीमध्ये उच्च आणि कमी दाबाच्या पर्यायी क्षेत्रांचा समावेश असल्याने, ती अनेकदा दाब चढउतारांच्या प्रसाराची प्रक्रिया मानली जाते. त्यामुळे ते बोलतात हवेचा दाब मोठेपणा लाटेत.

ध्वनीची तीव्रता मोठेपणावर अवलंबून असते. तो जितका मोठा असेल तितका मोठा आवाज.

मानवी बोलण्याच्या प्रत्येक ध्वनीमध्ये कंपनांचा एक प्रकार असतो, केवळ त्याच्यासाठीच विलक्षण. अशा प्रकारे, "a" ध्वनीच्या कंपनांचे स्वरूप "b" ध्वनीच्या कंपनांच्या स्वरूपापेक्षा वेगळे आहे.

लहर वारंवारता आणि कालावधी

प्रति सेकंद कंपनांची संख्या म्हणतात लहर वारंवारता .

f = 1/T

कुठे ट दोलन कालावधी आहे. हे एक पूर्ण दोलन होण्यासाठी लागणारा वेळ आहे.

कालावधी जितका जास्त असेल तितकी वारंवारता कमी आणि उलट.

आंतरराष्ट्रीय मापन प्रणाली SI मध्ये वारंवारतेचे एकक आहे हर्ट्झ (Hz). 1 Hz प्रति सेकंद एक दोलन आहे.

1 Hz = 1 s -1 .

उदाहरणार्थ, 10 Hz ची वारंवारता म्हणजे 1 सेकंदात 10 दोलन.

1000 Hz = 1 kHz

खेळपट्टी कंपन वारंवारतेवर अवलंबून असते. वारंवारता जितकी जास्त तितका आवाजाचा स्वर जास्त.

मानवी कान सर्व ध्वनी लहरी जाणू शकत नाही, परंतु ज्यांची वारंवारता 16 ते 20,000 हर्ट्झ आहे. या लहरींनाच ध्वनी लहरी मानले जाते. ज्या लहरींची वारंवारता 16 Hz पेक्षा कमी असते त्यांना इन्फ्रासोनिक म्हणतात आणि 20,000 Hz पेक्षा जास्त असलेल्या लहरींना अल्ट्रासोनिक म्हणतात.

एखाद्या व्यक्तीला इन्फ्रासोनिक किंवा अल्ट्रासोनिक लहरी जाणवत नाहीत. परंतु प्राणी आणि पक्षी अल्ट्रासाऊंड ऐकू शकतात. उदाहरणार्थ, एक सामान्य फुलपाखरू 8,000 ते 160,000 हर्ट्झची वारंवारता असलेल्या ध्वनींमध्ये फरक करते. डॉल्फिनद्वारे समजलेली श्रेणी आणखी विस्तृत आहे, ती 40 ते 200 हजार हर्ट्झ पर्यंत आहे.

तरंगलांबी

तरंगलांबी हार्मोनिक वेव्हच्या दोन जवळच्या बिंदूंमधील अंतर कॉल करा जे एकाच टप्प्यात आहेत, उदाहरणार्थ, दोन शिखरांमधील. म्हणून नियुक्त केले ƛ .

एका कालावधीच्या बरोबरीच्या काळात, लाट तिच्या लांबीइतके अंतर प्रवास करते.

तरंग प्रसार गती

वि = ƛ /ट

कारण T = 1/f

नंतर वि = ƛ f

आवाजाचा वेग

17 व्या शतकाच्या पूर्वार्धात प्रयोगांच्या मदतीने आवाजाचा वेग निश्चित करण्याचा प्रयत्न केला गेला. इंग्लिश तत्त्ववेत्ता फ्रान्सिस बेकन यांनी त्यांच्या द न्यू ऑर्गनॉन या ग्रंथात प्रकाश आणि ध्वनीच्या वेगातील फरकावर आधारित या समस्येचे निराकरण करण्याचा स्वतःचा मार्ग सुचविला.

हे ज्ञात आहे की प्रकाशाचा वेग आवाजाच्या वेगापेक्षा खूप जास्त आहे. म्हणून, गडगडाटी वादळादरम्यान, आपल्याला प्रथम विजेचा लखलखाट दिसतो आणि त्यानंतरच आपल्याला मेघगर्जना ऐकू येते. प्रकाश आणि ध्वनी स्रोत आणि निरीक्षक यांच्यातील अंतर तसेच प्रकाश आणि ध्वनी यांच्या फ्लॅशमधील वेळ जाणून घेऊन, ध्वनीचा वेग मोजता येतो.

बेकनची कल्पना फ्रेंच शास्त्रज्ञ मारिन मार्सेन यांनी वापरली होती. मस्केट गोळीबार करणाऱ्या माणसापासून काही अंतरावर असलेल्या निरीक्षकाने प्रकाशाच्या फ्लॅशपासून शॉटच्या आवाजापर्यंत गेलेला वेळ रेकॉर्ड केला. नंतर ध्वनीचा वेग मिळविण्यासाठी अंतराला वेळेने भागले. प्रयोगाच्या निकालांनुसार, वेग 448 मी/से इतका होता. तो ढोबळ अंदाज होता.

19 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, पॅरिस अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या शास्त्रज्ञांच्या गटाने या अनुभवाची पुनरावृत्ती केली. त्यांच्या गणनेनुसार, प्रकाशाचा वेग 350-390 m/s होता. पण हा आकडाही अचूक नव्हता.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, न्यूटनने प्रकाशाचा वेग मोजण्याचा प्रयत्न केला. त्याने त्याची गणना बॉयल-मॅरिओट कायद्यावर केली, ज्यामध्ये गॅसच्या वर्तनाचे वर्णन केले आहे समतापिक प्रक्रिया (स्थिर तापमानात). आणि असे घडते जेव्हा वायूचे प्रमाण खूप हळू बदलते, वातावरणास त्यात उद्भवणारी उष्णता देण्यास व्यवस्थापित करते.

न्यूटनने असेही गृहीत धरले की कॉम्प्रेशन आणि दुर्मिळतेच्या क्षेत्रांमध्ये तापमानाची पातळी लवकर कमी होते. परंतु ध्वनिलहरीमध्ये या परिस्थिती अस्तित्वात नाहीत. हवा उष्णता चांगल्या प्रकारे चालवत नाही आणि कम्प्रेशन आणि दुर्मिळतेच्या थरांमधील अंतर मोठे आहे. कॉम्प्रेशन लेयरमधील उष्णता दुर्मिळ थरात जाण्यास वेळ नाही. आणि त्यांच्यामध्ये तापमानाचा फरक आहे. त्यामुळे न्यूटनची गणिते चुकीची निघाली. त्यांनी 280 m/s चा आकडा दिला.

फ्रेंच शास्त्रज्ञ लाप्लेस हे स्पष्ट करू शकले की न्यूटनची चूक म्हणजे ध्वनी लहरी हवेत पसरते. adiabatic वेगवेगळ्या तापमानात परिस्थिती. Laplace च्या गणनेनुसार, 0 o C तापमानात हवेतील ध्वनीचा वेग 331.5 m/s आहे. शिवाय, वाढत्या तापमानासह ते वाढते. आणि जेव्हा तापमान 20 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत वाढते तेव्हा ते आधीच 344 मीटर / सेकंद इतके असेल.

वेगवेगळ्या माध्यमांमध्ये ध्वनी लहरी वेगवेगळ्या वेगाने प्रवास करतात.

वायू आणि द्रवपदार्थांसाठी, ध्वनीचा वेग सूत्रानुसार मोजला जातो:

कुठे सह - आवाजाचा वेग,

β - माध्यमाची adiabatic compressibility,

ρ - घनता.

सूत्रावरून पाहिल्याप्रमाणे, वेग हा माध्यमाच्या घनता आणि संकुचिततेवर अवलंबून असतो. हवेत, ते द्रवापेक्षा कमी असते. उदाहरणार्थ, 20 डिग्री सेल्सिअस तापमानात पाण्यात, ते 1484 मीटर / सेकंद इतके असते. शिवाय, पाण्याची क्षारता जितकी जास्त असेल तितक्या वेगाने आवाजाचा प्रसार होतो.

1827 मध्ये पहिल्यांदा पाण्यातील ध्वनीचा वेग मोजला गेला. हा प्रयोग मारेन मार्सेनने प्रकाशाच्या गतीच्या मोजमापाची आठवण करून देणारा होता. एका बोटीच्या बाजूने एक घंटा पाण्यात उतरवली. पहिल्या बोटीपासून 13 किमीपेक्षा जास्त अंतरावर दुसरी होती. पहिल्या बोटीवर बेल वाजली आणि त्याचवेळी बारूद पेटवण्यात आली. दुसऱ्या बोटीवर, फ्लॅशची वेळ रेकॉर्ड केली गेली आणि नंतर घंटावरून आवाज येण्याची वेळ. अंतराला वेळेने भागून पाण्यातील ध्वनी लहरीचा वेग मिळतो.

घन माध्यमात ध्वनीचा वेग सर्वाधिक असतो. उदाहरणार्थ, स्टीलमध्ये ते 5000 m/s पेक्षा जास्त पोहोचते.

18 फेब्रुवारी 2016

घरगुती मनोरंजनाचे जग खूप वैविध्यपूर्ण आहे आणि त्यात हे समाविष्ट असू शकते: चांगल्या होम थिएटर सिस्टमवर चित्रपट पाहणे; मजेदार आणि व्यसनाधीन गेमप्ले किंवा संगीत ऐकणे. नियमानुसार, प्रत्येकजण या क्षेत्रात स्वतःचे काहीतरी शोधतो किंवा सर्वकाही एकाच वेळी एकत्र करतो. परंतु एखाद्या व्यक्तीने आपल्या फुरसतीच्या वेळेचे आयोजन करण्याचे ध्येय काहीही असले तरीही आणि ते कितीही टोकाला गेले तरीही हे सर्व दुवे एका साध्या आणि समजण्याजोग्या शब्दाने दृढपणे जोडलेले आहेत - "ध्वनी". खरंच, या सर्व प्रकरणांमध्ये, आम्ही साउंडट्रॅकद्वारे हँडलद्वारे नेतृत्व केले जाईल. परंतु हा प्रश्न इतका सोपा आणि क्षुल्लक नाही, विशेषत: खोलीत किंवा इतर कोणत्याही परिस्थितीत उच्च-गुणवत्तेचा आवाज मिळविण्याची इच्छा असलेल्या प्रकरणांमध्ये. हे करण्यासाठी, महाग हाय-फाय किंवा हाय-एंड घटक खरेदी करणे नेहमीच आवश्यक नसते (जरी ते खूप उपयुक्त असेल), परंतु भौतिक सिद्धांताचे चांगले ज्ञान पुरेसे आहे, जे प्रत्येकासाठी उद्भवणार्या बहुतेक समस्या दूर करू शकते. जो उच्च-गुणवत्तेचा आवाज अभिनय मिळविण्यासाठी सेट करतो.

पुढे, ध्वनी आणि ध्वनीशास्त्राच्या सिद्धांताचा भौतिकशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून विचार केला जाईल. या प्रकरणात, मी अशा कोणत्याही व्यक्तीच्या आकलनासाठी शक्य तितक्या प्रवेशयोग्य बनविण्याचा प्रयत्न करेन जो, कदाचित, भौतिक नियम किंवा सूत्रांच्या ज्ञानापासून दूर आहे, परंतु तरीही उत्कटतेने एक परिपूर्ण ध्वनिक तयार करण्याचे स्वप्न साकार करण्याची स्वप्ने पाहतो. प्रणाली घरी (किंवा कारमध्ये, उदाहरणार्थ) या क्षेत्रात चांगले परिणाम मिळविण्यासाठी तुम्हाला या सिद्धांतांची पूर्णपणे माहिती असणे आवश्यक आहे, असा दावा मी करत नाही, तथापि, मूलभूत गोष्टी समजून घेतल्यास अनेक मूर्ख आणि मूर्खपणाच्या चुका टाळता येतील, तसेच आपण सिस्टममधून जास्तीत जास्त ध्वनी प्रभाव प्राप्त करण्यासाठी. कोणत्याही स्तरावर.

सामान्य ध्वनी सिद्धांत आणि संगीत शब्दावली

काय आहे आवाज? ही संवेदना श्रवण अवयवाला जाणवते. "कान"(प्रक्रियेत "कान" च्या सहभागाशिवाय देखील ही घटना अस्तित्वात आहे, परंतु अशा प्रकारे समजणे सोपे आहे), जेव्हा कानाचा पडदा ध्वनी लहरीमुळे उत्तेजित होतो तेव्हा उद्भवते. या प्रकरणात कान वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या ध्वनी लहरींचा "प्राप्तकर्ता" म्हणून कार्य करतो.
ध्वनी लहरीखरं तर, विविध फ्रिक्वेन्सीच्या सील आणि माध्यमाच्या (बहुतेकदा सामान्य परिस्थितीत हवेचे वातावरण) डिस्चार्जची अनुक्रमिक मालिका आहे. ध्वनी लहरींचे स्वरूप दोलनात्मक असते, कोणत्याही शरीराच्या कंपनामुळे निर्माण होते. शास्त्रीय ध्वनी लहरींचा उदय आणि प्रसार तीन लवचिक माध्यमांमध्ये शक्य आहे: वायू, द्रव आणि घन. जेव्हा यापैकी एका जागेत ध्वनी लहरी उद्भवते तेव्हा काही बदल अपरिहार्यपणे माध्यमातच घडतात, उदाहरणार्थ, हवेच्या घनतेमध्ये किंवा दाबात बदल, हवेच्या कणांच्या हालचाली इ.

ध्वनी लहरीमध्ये दोलनात्मक स्वरूप असल्याने, त्यात वारंवारता सारखे वैशिष्ट्य आहे. वारंवारताहर्ट्झमध्ये मोजले जाते (जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ हेनरिक रुडॉल्फ हर्ट्झच्या सन्मानार्थ), आणि एका सेकंदाच्या समान कालावधीत कंपनांची संख्या दर्शवते. त्या. उदाहरणार्थ, 20 Hz ची वारंवारता म्हणजे एका सेकंदात 20 दोलनांचे चक्र. त्याच्या उंचीची व्यक्तिनिष्ठ संकल्पना देखील ध्वनीच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते. प्रति सेकंद जितकी जास्त ध्वनी कंपने होतात तितका आवाज "उच्च" दिसतो. ध्वनी लहरीमध्ये आणखी एक महत्त्वपूर्ण वैशिष्ट्य आहे, ज्याचे नाव आहे - तरंगलांबी. तरंगलांबीठराविक वारंवारतेचा आवाज एका सेकंदाच्या बरोबरीच्या कालावधीत प्रवास करतो हे अंतर विचारात घेण्याची प्रथा आहे. उदाहरणार्थ, 20 Hz च्या मानवी श्रवणीय श्रेणीतील सर्वात कमी ध्वनीची तरंगलांबी 16.5 मीटर आहे आणि 20,000 Hz मधील सर्वोच्च ध्वनीची तरंगलांबी 1.7 सेंटीमीटर आहे.

मानवी कानाची रचना अशा प्रकारे केली गेली आहे की ते केवळ मर्यादित मर्यादेत, अंदाजे 20 Hz - 20,000 Hz (एखाद्या विशिष्ट व्यक्तीच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, कोणीतरी थोडे अधिक, कोणीतरी कमी) लाटा पाहण्यास सक्षम आहे. . अशा प्रकारे, याचा अर्थ असा नाही की या फ्रिक्वेन्सीच्या खाली किंवा वरचे ध्वनी अस्तित्वात नाहीत, ते फक्त ऐकू येण्याजोग्या श्रेणीच्या पलीकडे जाऊन मानवी कानाला जाणवत नाहीत. श्रवणीय श्रेणीच्या वरच्या आवाजाला म्हणतात अल्ट्रासाऊंड, श्रवणीय श्रेणीच्या खाली असलेल्या आवाजाला म्हणतात इन्फ्रासाऊंड. काही प्राणी अल्ट्रा आणि इन्फ्रा ध्वनी समजण्यास सक्षम असतात, काही या श्रेणीचा वापर अंतराळात (वटवाघुळ, डॉल्फिन) करण्यासाठी देखील करतात. जर आवाज एखाद्या माध्यमातून जात असेल ज्याचा थेट मानवी श्रवण अवयवाच्या संपर्कात येत नाही, तर असा आवाज ऐकू येत नाही किंवा नंतर तो खूप कमकुवत होऊ शकतो.

ध्वनीच्या संगीताच्या परिभाषेत, ध्वनीचे अष्टक, स्वर आणि ओव्हरटोन यासारखे महत्त्वाचे पदनाम आहेत. अष्टकम्हणजे एक मध्यांतर ज्यामध्ये ध्वनींमधील फ्रिक्वेन्सीचे गुणोत्तर 1 ते 2 असते. एक अष्टक सहसा खूप श्रवणीय असतो, तर या मध्यांतरातील ध्वनी एकमेकांशी खूप समान असू शकतात. ऑक्टेव्हला एक ध्वनी देखील म्हटले जाऊ शकते जो त्याच कालावधीत दुसर्या ध्वनीपेक्षा दुप्पट कंपन करतो. उदाहरणार्थ, 800 Hz ची वारंवारता ही 400 Hz च्या उच्च अष्टकंशिवाय काहीही नाही आणि 400 Hz ची वारंवारता 200 Hz च्या वारंवारतेसह ध्वनीची पुढील सप्तक आहे. एक अष्टक स्वर आणि ओव्हरटोनने बनलेला असतो. एका वारंवारतेच्या हार्मोनिक ध्वनी लहरीतील परिवर्तनीय दोलन मानवी कानाद्वारे समजले जातात संगीत स्वर. उच्च वारंवारता कंपने उच्च-पिच ध्वनी, कमी-फ्रिक्वेंसी कंपन कमी-पिच आवाज म्हणून व्याख्या केली जाऊ शकते. मानवी कान एका टोनच्या फरकाने (4000 Hz पर्यंतच्या श्रेणीमध्ये) आवाज स्पष्टपणे ओळखण्यास सक्षम आहे. असे असूनही, संगीतामध्ये अत्यंत कमी प्रमाणात स्वर वापरले जातात. हे हार्मोनिक व्यंजनाच्या तत्त्वाच्या विचारातून स्पष्ट केले आहे, सर्व काही अष्टकांच्या तत्त्वावर आधारित आहे.

विशिष्ट प्रकारे ताणलेल्या स्ट्रिंगचे उदाहरण वापरून संगीताच्या स्वरांच्या सिद्धांताचा विचार करा. अशी स्ट्रिंग, तणाव शक्तीवर अवलंबून, एका विशिष्ट वारंवारतेवर "ट्यून" केली जाईल. जेव्हा ही स्ट्रिंग एका विशिष्ट शक्तीने एखाद्या गोष्टीच्या संपर्कात येते, ज्यामुळे ती कंपन होईल, तेव्हा आवाजाचा एक विशिष्ट स्वर स्थिरपणे पाहिला जाईल, आपल्याला इच्छित ट्यूनिंग वारंवारता ऐकू येईल. या आवाजाला मूलभूत स्वर म्हणतात. संगीत क्षेत्रातील मुख्य स्वरासाठी, पहिल्या ऑक्टेव्हच्या "ला" नोटची वारंवारता, 440 हर्ट्झच्या बरोबरीची, अधिकृतपणे स्वीकारली जाते. तथापि, बहुतेक वाद्ये केवळ शुद्ध मूलभूत स्वरांचे पुनरुत्पादन करत नाहीत; त्यांना अपरिहार्यपणे ओव्हरटोन म्हणतात. ओव्हरटोन. येथे संगीत ध्वनीशास्त्राची एक महत्त्वाची व्याख्या, ध्वनी टिंबरची संकल्पना आठवणे योग्य आहे. लाकूड- हे वाद्य ध्वनीचे वैशिष्ट्य आहे जे संगीत वाद्ये आणि आवाजांना ध्वनीची त्यांची अद्वितीय ओळखण्यायोग्य विशिष्टता देते, अगदी समान पिच आणि मोठ्या आवाजाची तुलना करताना. प्रत्येक वाद्याचे लाकूड आवाज दिसण्याच्या क्षणी ओव्हरटोनवर ध्वनी उर्जेच्या वितरणावर अवलंबून असते.

ओव्हरटोन मूलभूत टोनचा एक विशिष्ट रंग तयार करतात, ज्याद्वारे आपण एखाद्या विशिष्ट वाद्याची सहज ओळख आणि ओळखू शकतो, तसेच त्याचा आवाज दुसर्‍या वाद्यापासून स्पष्टपणे ओळखू शकतो. ओव्हरटोनचे दोन प्रकार आहेत: हार्मोनिक आणि नॉन-हार्मोनिक. हार्मोनिक ओव्हरटोनव्याख्येनुसार, मूलभूत वारंवारतेचे गुणाकार आहेत. याउलट, जर ओव्हरटोन गुणाकार नसतील आणि मूल्यांपासून लक्षणीयपणे विचलित झाले तर त्यांना म्हणतात सुसंगत. संगीतामध्ये, नॉन-मल्टिपल ओव्हरटोनचे ऑपरेशन व्यावहारिकरित्या वगळण्यात आले आहे, म्हणून हा शब्द "ओव्हरटोन" च्या संकल्पनेपर्यंत कमी केला आहे, म्हणजे हार्मोनिक. काही वाद्यांसाठी, उदाहरणार्थ, पियानो, मुख्य स्वर तयार होण्यास वेळ नसतो, थोड्या काळासाठी ओव्हरटोनच्या ध्वनी उर्जेमध्ये वाढ होते आणि नंतर घट तितक्याच वेगाने होते. अनेक उपकरणे तथाकथित "ट्रान्झिशनल टोन" प्रभाव निर्माण करतात, जेव्हा ठराविक ओव्हरटोनची उर्जा एका विशिष्ट बिंदूवर जास्तीत जास्त असते, सामान्यतः अगदी सुरुवातीस, परंतु नंतर अचानक बदलते आणि इतर ओव्हरटोनकडे जाते. प्रत्येक इन्स्ट्रुमेंटची वारंवारता श्रेणी स्वतंत्रपणे विचारात घेतली जाऊ शकते आणि सामान्यतः हे विशिष्ट वाद्य पुनरुत्पादन करण्यास सक्षम असलेल्या मूलभूत टोनच्या फ्रिक्वेन्सीद्वारे मर्यादित असते.

ध्वनीच्या सिद्धांतामध्ये NOISE सारखी गोष्ट देखील आहे. गोंगाट- हा कोणताही आवाज आहे जो एकमेकांशी विसंगत स्त्रोतांच्या संयोजनाद्वारे तयार केला जातो. झाडांच्या पानांचा आवाज, वार्‍याने डोलणारा वगैरे सगळ्यांनाच ठाऊक आहे.

ध्वनी व्हॉल्यूम काय ठरवते?हे उघड आहे की अशी घटना थेट ध्वनी लहरीद्वारे वाहून नेलेल्या ऊर्जेच्या प्रमाणात अवलंबून असते. जोराचे परिमाणवाचक निर्देशक निश्चित करण्यासाठी, एक संकल्पना आहे - ध्वनी तीव्रता. आवाजाची तीव्रतास्पेसच्या काही भागातून (उदाहरणार्थ, cm2) प्रति युनिट वेळेत (उदाहरणार्थ, प्रति सेकंद) उर्जेचा प्रवाह म्हणून परिभाषित केले जाते. सामान्य संभाषणात, तीव्रता सुमारे 9 किंवा 10 W/cm2 असते. मानवी कान बर्‍यापैकी विस्तृत संवेदनशीलतेसह ध्वनी समजण्यास सक्षम आहे, तर वारंवारतेची संवेदनशीलता ध्वनी स्पेक्ट्रममध्ये एकसमान नसते. म्हणून सर्वोत्तम समजली जाणारी वारंवारता श्रेणी 1000 Hz - 4000 Hz आहे, जी मानवी भाषणाला मोठ्या प्रमाणावर व्यापते.

ध्वनी तीव्रतेमध्ये खूप भिन्न असल्याने, ते लॉगरिदमिक मूल्य म्हणून विचार करणे आणि डेसिबलमध्ये मोजणे अधिक सोयीचे आहे (स्कॉटिश शास्त्रज्ञ अलेक्झांडर ग्रॅहम बेल नंतर). मानवी कानाच्या श्रवण संवेदनशीलतेचा खालचा थ्रेशोल्ड 0 डीबी आहे, वरचा 120 डीबी आहे, त्याला "वेदना उंबरठा" देखील म्हणतात. संवेदनशीलतेची वरची मर्यादा देखील मानवी कानाद्वारे त्याच प्रकारे समजली जात नाही, परंतु विशिष्ट वारंवारतेवर अवलंबून असते. कमी फ्रिक्वेन्सी ध्वनीची तीव्रता उच्च फ्रिक्वेन्सीपेक्षा खूप जास्त असणे आवश्यक आहे जेणेकरून वेदना थ्रेशोल्ड प्राप्त होईल. उदाहरणार्थ, 31.5 हर्ट्झच्या कमी वारंवारतेवर वेदना थ्रेशोल्ड 135 डीबीच्या ध्वनी तीव्रतेच्या पातळीवर उद्भवते, जेव्हा 2000 हर्ट्झच्या वारंवारतेवर वेदनांची संवेदना आधीच 112 डीबीवर दिसून येते. ध्वनी दाबाची संकल्पना देखील आहे, जी प्रत्यक्षात हवेतील ध्वनी लहरीच्या प्रसारासाठी नेहमीच्या स्पष्टीकरणाचा विस्तार करते. ध्वनी दाब- हा एक व्हेरिएबल ओव्हरप्रेशर आहे जो लवचिक माध्यमामध्ये ध्वनी लहरी जाण्याच्या परिणामी उद्भवतो.

आवाजाचा लहरी स्वभाव

ध्वनी लहरी निर्मितीची प्रणाली चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी, हवेने भरलेल्या ट्यूबमध्ये असलेल्या क्लासिक स्पीकरची कल्पना करा. जर स्पीकरने तीक्ष्ण पुढे हालचाल केली, तर डिफ्यूझरच्या जवळच्या भागातील हवा क्षणभर संकुचित होते. त्यानंतर, हवा विस्तृत होईल, ज्यामुळे पाईपच्या बाजूने संकुचित हवेचा प्रदेश ढकलला जाईल.
ही लहरी हालचाल आहे जी नंतर श्रवणाच्या अवयवापर्यंत पोचल्यावर आवाज होईल आणि कर्णपटलाला “उत्तेजित” करेल. जेव्हा वायूमध्ये ध्वनी लहरी येते तेव्हा जास्त दाब आणि घनता निर्माण होते आणि कण स्थिर वेगाने फिरतात. ध्वनी लहरींबद्दल, हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे की पदार्थ ध्वनी लहरीसह हलत नाही, परंतु केवळ हवेच्या वस्तुमानाचा तात्पुरता गोंधळ होतो.

जर आपण कल्पना केली की पिस्टन स्प्रिंगवर मोकळ्या जागेत निलंबित आहे आणि "पुढे आणि मागे" वारंवार हालचाली करत आहे, तर अशा दोलनांना हार्मोनिक किंवा साइनसॉइडल म्हटले जाईल (जर आपण आलेखाच्या रूपात लाट दर्शवितो, तर या प्रकरणात आपल्याला प्राप्त होईल. वारंवार चढ-उतारांसह शुद्ध साइन वेव्ह). जर आपण पाईपमध्ये स्पीकरची कल्पना केली (वर वर्णन केल्याप्रमाणे), हार्मोनिक दोलन करत असेल, तर ज्या क्षणी स्पीकर "पुढे" सरकतो त्या क्षणी, एअर कॉम्प्रेशनचा आधीच ज्ञात प्रभाव प्राप्त होतो आणि जेव्हा स्पीकर "मागे" सरकतो. , दुर्मिळतेचा उलट परिणाम प्राप्त होतो. या प्रकरणात, पर्यायी कम्प्रेशन आणि दुर्मिळतेची लहर पाईपमधून प्रसारित होईल. जवळील मॅक्सिमा किंवा मिनिमा (टप्प्या) मधील पाईपच्या बाजूने अंतर म्हटले जाईल तरंगलांबी. जर कण लहरी प्रसाराच्या दिशेला समांतर दोलन करत असतील तर लाट म्हणतात रेखांशाचा. जर ते प्रसाराच्या दिशेला लंबवत दोलन करतात, तर लाट म्हणतात आडवा. सहसा, वायू आणि द्रवांमध्ये ध्वनी लहरी रेखांशाच्या असतात, तर घन पदार्थांमध्ये, दोन्ही प्रकारच्या लाटा येऊ शकतात. घन पदार्थांमधील ट्रान्सव्हर्स लहरी आकार बदलण्याच्या प्रतिकारामुळे उद्भवतात. या दोन प्रकारच्या लहरींमधला मुख्य फरक असा आहे की आडवा लाटामध्ये ध्रुवीकरणाचा गुणधर्म असतो (विशिष्ट समतलांमध्ये दोलन होतात), तर अनुदैर्ध्य लहरींमध्ये नसते.

आवाजाचा वेग

ध्वनीचा वेग थेट प्रसारित होणाऱ्या माध्यमाच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतो. हे माध्यमाच्या दोन गुणधर्मांद्वारे (अवलंबून) निर्धारित केले जाते: सामग्रीची लवचिकता आणि घनता. घन पदार्थांमधील ध्वनीचा वेग, अनुक्रमे, थेट सामग्रीच्या प्रकारावर आणि त्याच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असतो. वायू माध्यमातील वेग केवळ एका प्रकारच्या मध्यम विकृतीवर अवलंबून असतो: कॉम्प्रेशन-रेरेफॅक्शन. ध्वनी लहरीतील दाबातील बदल आसपासच्या कणांसोबत उष्णतेची देवाणघेवाण न करता होतो आणि त्याला अॅडिबॅटिक म्हणतात.
वायूमधील ध्वनीचा वेग मुख्यत्वे तपमानावर अवलंबून असतो - तो वाढत्या तापमानासह वाढतो आणि कमी होताना कमी होतो. तसेच, वायू माध्यमातील ध्वनीचा वेग स्वतःच वायूच्या रेणूंच्या आकारमानावर आणि वस्तुमानावर अवलंबून असतो - कणांचे वस्तुमान आणि आकार जितका लहान असेल तितकी लहरीची "वाहकता" जास्त आणि वेग जास्त असेल.

द्रव आणि घन माध्यमांमध्ये, प्रसाराचे तत्त्व आणि ध्वनीचा वेग हवेत लहरींच्या प्रसाराप्रमाणेच असतो: कॉम्प्रेशन-डिस्चार्जद्वारे. परंतु या माध्यमांमध्ये, तापमानावरील समान अवलंबनाव्यतिरिक्त, माध्यमाची घनता आणि त्याची रचना/रचना खूप महत्त्वाची आहे. पदार्थाची घनता जितकी कमी तितका आवाजाचा वेग जास्त आणि उलट. माध्यमाच्या रचनेवरील अवलंबित्व अधिक क्लिष्ट आहे आणि प्रत्येक विशिष्ट प्रकरणात रेणू/अणूंचे स्थान आणि परस्परसंवाद लक्षात घेऊन निर्धारित केले जाते.

हवेतील ध्वनीचा वेग t, °C 20: 343 m/s
डिस्टिल्ड वॉटरमध्ये ध्वनीचा वेग t, °C 20: 1481 m/s
स्टीलमध्ये ध्वनीचा वेग t, °C 20: 5000 m/s

स्थायी लाटा आणि हस्तक्षेप

जेव्हा एखादा स्पीकर मर्यादित जागेत ध्वनी लहरी निर्माण करतो तेव्हा सीमांमधून लहरी परावर्तनाचा परिणाम अपरिहार्यपणे होतो. परिणामी, बहुतेकदा हस्तक्षेप प्रभाव- जेव्हा दोन किंवा अधिक ध्वनी लहरी एकमेकांवर अधिरोपित केल्या जातात. हस्तक्षेपाच्या घटनेची विशेष प्रकरणे खालीलप्रमाणे आहेत: 1) मारहाण लाटा किंवा 2) उभ्या लाटा. लाटांचा थाप- जेव्हा क्लोज फ्रिक्वेन्सी आणि अॅम्प्लिट्यूड्ससह लाटा जोडल्या जातात तेव्हा ही परिस्थिती असते. बीट्सच्या घटनेचा नमुना: जेव्हा दोन लाटा वारंवारतेमध्ये समान असतात तेव्हा एकमेकांवर अधिरोपित केले जातात. कधीतरी, अशा ओव्हरलॅपसह, मोठेपणाची शिखरे "टप्प्यात" आणि "अँटीफेस" मधील मंदी देखील एकरूप होऊ शकतात. अशा प्रकारे ध्वनी बीट्सचे वैशिष्ट्य आहे. हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे की, उभ्या असलेल्या लाटांच्या विपरीत, शिखरांचे फेज योगायोग सतत होत नाहीत, परंतु काही ठराविक अंतराने. कानाद्वारे, ठोक्यांची अशी पद्धत अगदी स्पष्टपणे भिन्न असते आणि अनुक्रमे नियतकालिक वाढ आणि घट म्हणून ऐकू येते. या प्रभावाच्या घटनेची यंत्रणा अत्यंत सोपी आहे: शिखरांच्या योगायोगाच्या क्षणी, खंड वाढतो, मंदीच्या योगायोगाच्या क्षणी, खंड कमी होतो.

उभ्या लाटासमान मोठेपणा, फेज आणि वारंवारता अशा दोन लहरींच्या सुपरपोझिशनच्या बाबतीत उद्भवतात, जेव्हा अशा लाटा "भेटतात" तेव्हा एक पुढे दिशेने आणि दुसरी विरुद्ध दिशेने सरकते. अंतराळाच्या क्षेत्रामध्ये (जेथे एक स्थायी लहर तयार झाली होती), दोन वारंवारता मोठेपणाचे सुपरपोझिशनचे चित्र उद्भवते, ज्यामध्ये अल्टरनेटिंग मॅक्सिमा (तथाकथित अँटीनोड्स) आणि मिनिमा (तथाकथित नोड्स) असतात. जेव्हा ही घटना घडते तेव्हा परावर्तनाच्या ठिकाणी लहरीची वारंवारता, टप्पा आणि क्षीणन गुणांक अत्यंत महत्त्वाचे असतात. प्रवासी लहरींच्या विपरीत, उभ्या असलेल्या लहरींमध्ये ऊर्जा हस्तांतरण होत नाही कारण ही लाट तयार करणाऱ्या पुढे आणि मागच्या लाटा पुढे आणि विरुद्ध दिशेने समान प्रमाणात ऊर्जा वाहून नेतात. स्टँडिंग वेव्हच्या घटनेच्या दृश्यमान समजण्यासाठी, घरगुती ध्वनीशास्त्रातील उदाहरणाची कल्पना करूया. समजा आमच्याकडे काही मर्यादित जागेत (खोली) फ्लोअर स्टँडिंग स्पीकर आहेत. त्यांना खूप बास लावून गाणे वाजवायला लावल्यानंतर, खोलीतील श्रोत्याचे स्थान बदलण्याचा प्रयत्न करूया. अशाप्रकारे, श्रोत्याला, स्टँडिंग वेव्हच्या किमान (वजाबाकी) झोनमध्ये प्रवेश केल्यावर, बास खूपच लहान झाल्याचा प्रभाव जाणवेल आणि जर श्रोत्याने फ्रिक्वेन्सीच्या कमाल (अ‍ॅडिशन) झोनमध्ये प्रवेश केला, तर उलट बास प्रदेशात लक्षणीय वाढीचा प्रभाव प्राप्त होतो. या प्रकरणात, प्रभाव बेस फ्रिक्वेंसीच्या सर्व अष्टकांमध्ये दिसून येतो. उदाहरणार्थ, जर बेस फ्रिक्वेन्सी 440 Hz असेल, तर 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, इ.च्या फ्रिक्वेन्सीवर "अॅडिशन" किंवा "वजाबाकी" ची घटना देखील दिसून येईल.

अनुनाद घटना

बहुतेक घन पदार्थांची स्वतःची अनुनाद वारंवारता असते. हा परिणाम समजण्यासाठी पारंपारिक पाईपच्या उदाहरणावर अगदी सोपे आहे, फक्त एका टोकाला उघडा. चला अशा परिस्थितीची कल्पना करूया जिथे स्पीकर पाईपच्या दुसऱ्या टोकापासून जोडलेला असेल, जो काही एक सतत वारंवारता वाजवू शकतो, तो नंतर बदलला जाऊ शकतो. आता, पाईपची स्वतःची रेझोनंट वारंवारता असते, सोप्या भाषेत, ही अशी वारंवारता आहे ज्यावर पाईप "प्रतिध्वनी" करते किंवा स्वतःचा आवाज करते. जर स्पीकरची वारंवारता (समायोजनाच्या परिणामी) पाईपच्या अनुनाद वारंवारतेशी जुळत असेल तर व्हॉल्यूम अनेक वेळा वाढवण्याचा परिणाम होईल. याचे कारण असे की समान “रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी” येईपर्यंत लाऊडस्पीकर पाईपमधील हवेच्या स्तंभातील कंपनांना लक्षणीय मोठेपणासह उत्तेजित करतो आणि जोडणीचा परिणाम होत नाही. परिणामी घटनेचे वर्णन खालीलप्रमाणे केले जाऊ शकते: या उदाहरणातील पाईप विशिष्ट वारंवारतेवर प्रतिध्वनी करून स्पीकरला "मदत करते", त्यांचे प्रयत्न वाढतात आणि ऐकू येण्याजोग्या मोठ्या आवाजात "ओततात". वाद्य यंत्राच्या उदाहरणावर, ही घटना सहजपणे शोधली जाते, कारण बहुतेकांच्या डिझाइनमध्ये रेझोनेटर नावाचे घटक असतात. विशिष्ट वारंवारता किंवा वाद्य टोन वाढवण्याचा उद्देश काय आहे याचा अंदाज लावणे कठीण नाही. उदाहरणार्थ: एका छिद्राच्या स्वरूपात रेझोनेटरसह गिटार बॉडी, व्हॉल्यूमशी जुळलेली; बासरीवर पाईपची रचना (आणि सर्वसाधारणपणे सर्व पाईप्स); ड्रमच्या शरीराचा बेलनाकार आकार, जो स्वतःच विशिष्ट वारंवारतेचा रेझोनेटर आहे.

आवाज आणि वारंवारता प्रतिसादाची वारंवारता स्पेक्ट्रम

व्यवहारात समान वारंवारतेच्या कोणत्याही लाटा नसल्यामुळे, ऐकू येण्याजोग्या श्रेणीच्या संपूर्ण ध्वनी स्पेक्ट्रमचे ओव्हरटोन किंवा हार्मोनिक्समध्ये विघटन करणे आवश्यक होते. या हेतूंसाठी, असे आलेख आहेत जे वारंवारतेवर ध्वनी कंपनांच्या सापेक्ष उर्जेचे अवलंबित्व प्रदर्शित करतात. अशा आलेखाला ध्वनी वारंवारता स्पेक्ट्रम आलेख म्हणतात. ध्वनीची वारंवारता स्पेक्ट्रमदोन प्रकार आहेत: स्वतंत्र आणि सतत. स्वतंत्र स्पेक्ट्रम प्लॉट स्वतंत्रपणे फ्रिक्वेन्सी प्रदर्शित करतो, रिक्त स्थानांद्वारे विभक्त केले जाते. सतत स्पेक्ट्रममध्ये, सर्व ध्वनी फ्रिक्वेन्सी एकाच वेळी उपस्थित असतात.
संगीत किंवा ध्वनीशास्त्राच्या बाबतीत, नेहमीचे वेळापत्रक बहुतेकदा वापरले जाते. पीक-टू-फ्रिक्वेंसी वैशिष्ट्ये(संक्षिप्त "AFC"). हा आलेख संपूर्ण फ्रिक्वेंसी स्पेक्ट्रम (20 Hz - 20 kHz) दरम्यान वारंवारतेवर ध्वनी कंपनांच्या मोठेपणाचे अवलंबन दर्शवितो. अशा आलेखाकडे पाहिल्यास, समजणे सोपे आहे, उदाहरणार्थ, विशिष्ट स्पीकर किंवा स्पीकर सिस्टमची ताकद किंवा कमकुवतता, ऊर्जा परत येण्याचे सर्वात मजबूत क्षेत्र, वारंवारता थेंब आणि वाढ, क्षीणन, तसेच स्टेपनेस ट्रेस. घट च्या.

ध्वनी लहरी, फेज आणि अँटीफेसचा प्रसार

ध्वनी लहरींच्या प्रसाराची प्रक्रिया स्त्रोतापासून सर्व दिशांना होते. ही घटना समजून घेण्यासाठी सर्वात सोपा उदाहरण: पाण्यात टाकलेला खडा.
ज्या ठिकाणी दगड पडला तिथून पाण्याच्या पृष्ठभागावर सर्व दिशांनी लाटा वळू लागतात. तथापि, एका विशिष्ट व्हॉल्यूममध्ये स्पीकर वापरून परिस्थितीची कल्पना करूया, एक बंद बॉक्स म्हणूया, जो एम्पलीफायरशी जोडलेला आहे आणि काही प्रकारचे संगीत सिग्नल प्ले करतो. हे लक्षात घेणे सोपे आहे (विशेषत: जर तुम्ही बास ड्रमसारखे शक्तिशाली कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नल दिले तर), की स्पीकर वेगवान हालचाल "पुढे" करतो आणि नंतर तीच वेगवान हालचाल "मागे" करतो. हे समजणे बाकी आहे की जेव्हा स्पीकर पुढे सरकतो तेव्हा तो ध्वनी लहरी उत्सर्जित करतो, जो नंतर आपल्याला ऐकू येतो. पण जेव्हा स्पीकर मागे सरकतो तेव्हा काय होते? आणि विरोधाभास म्हणजे, समान गोष्ट घडते, स्पीकर समान आवाज काढतो, फक्त तो आमच्या उदाहरणात संपूर्णपणे बॉक्सच्या आवाजामध्ये पसरतो, त्याच्या पलीकडे न जाता (बॉक्स बंद आहे). सर्वसाधारणपणे, वरील उदाहरणामध्ये, आपण बर्‍याच मनोरंजक भौतिक घटनांचे निरीक्षण करू शकतो, त्यापैकी सर्वात लक्षणीय म्हणजे टप्प्याची संकल्पना.

स्पीकर, आवाजात असल्याने, श्रोत्याच्या दिशेने पसरत असलेली ध्वनी लहरी - "फेज" आहे. रिव्हर्स वेव्ह, जी बॉक्सच्या व्हॉल्यूममध्ये जाते, ती अनुरूपपणे अँटीफेस असेल. फक्त या संकल्पनांचा अर्थ काय हे समजून घेणे बाकी आहे? सिग्नल टप्पा- ही सध्याच्या वेळी अंतराळातील काही ठिकाणी आवाज दाब पातळी आहे. घरातील स्पीकर्सच्या पारंपारिक स्टिरिओ फ्लोअर-स्टँडिंग जोडीद्वारे संगीत सामग्रीच्या प्लेबॅकच्या उदाहरणाद्वारे हा टप्पा सर्वात सहजपणे समजला जातो. चला कल्पना करूया की अशा दोन मजल्यावरील स्टँडिंग स्पीकर एका विशिष्ट खोलीत स्थापित केले आहेत आणि प्ले केले आहेत. या प्रकरणात दोन्ही स्पीकर सिंक्रोनस व्हेरिएबल ध्वनी दाब सिग्नलचे पुनरुत्पादन करतात, शिवाय, एका स्पीकरचा ध्वनी दाब दुसर्‍या स्पीकरच्या ध्वनी दाबात जोडला जातो. अनुक्रमे डाव्या आणि उजव्या स्पीकर्सच्या सिग्नल पुनरुत्पादनाच्या सिंक्रोनिझममुळे समान परिणाम होतो, दुसऱ्या शब्दांत, डाव्या आणि उजव्या स्पीकर्सद्वारे उत्सर्जित केलेल्या लाटांची शिखरे आणि दरी एकरूप होतात.

आता कल्पना करूया की ध्वनी दाब अजूनही त्याच प्रकारे बदलत आहेत (ते बदललेले नाहीत), परंतु आता ते एकमेकांच्या विरुद्ध आहेत. तुम्ही रिव्हर्स पोलॅरिटीमध्ये दोन स्पीकरपैकी एक कनेक्ट केल्यास ("+" केबल अॅम्प्लिफायरपासून स्पीकर सिस्टमच्या "-" टर्मिनलला आणि अॅम्प्लीफायरपासून स्पीकरच्या "+" टर्मिनलला "-" केबल जोडल्यास हे होऊ शकते. प्रणाली). या प्रकरणात, दिशेच्या विरुद्ध असलेल्या सिग्नलमुळे दबाव फरक होईल, जो खालीलप्रमाणे संख्या म्हणून दर्शविला जाऊ शकतो: डावा स्पीकर "1 Pa" चा दाब तयार करेल आणि उजवा स्पीकर "वजा 1 Pa" चा दबाव निर्माण करेल. . परिणामी, श्रोत्याच्या स्थानावरील एकूण आवाजाची मात्रा शून्य असेल. या घटनेला अँटीफेस म्हणतात. समजून घेण्यासाठी उदाहरणाचा अधिक तपशीलवार विचार केल्यास, असे दिसून येते की "फेजमध्ये" खेळणारी दोन गतिशीलता वायु संक्षेप आणि दुर्मिळतेची समान क्षेत्रे तयार करतात, जी प्रत्यक्षात एकमेकांना मदत करतात. आदर्श अँटीफेसच्या बाबतीत, एका स्पीकरद्वारे तयार केलेल्या एअर स्पेस कॉम्पॅक्शनच्या क्षेत्रासह दुसऱ्या स्पीकरद्वारे तयार केलेल्या एअर स्पेसच्या दुर्मिळतेच्या क्षेत्रासह असेल. हे अंदाजे लाटांच्या म्युच्युअल सिंक्रोनस ओलसर होण्याच्या घटनेसारखे दिसते. खरे आहे, सराव मध्ये, आवाज शून्यावर येत नाही आणि आम्हाला जोरदार विकृत आणि कमी आवाज ऐकू येईल.

सर्वात प्रवेशयोग्य मार्गाने, या घटनेचे वर्णन खालीलप्रमाणे केले जाऊ शकते: समान दोलन (वारंवारता) असलेले दोन सिग्नल, परंतु वेळेत बदलले. हे लक्षात घेता, सामान्य गोल घड्याळांचे उदाहरण वापरून या विस्थापन घटनांचे प्रतिनिधित्व करणे अधिक सोयीस्कर आहे. चला कल्पना करूया की भिंतीवर अनेक एकसारखी गोल घड्याळे टांगलेली आहेत. जेव्हा या घड्याळांचे दुसरे हात समक्रमितपणे चालतात, एका घड्याळावर 30 सेकंद आणि दुसऱ्या घड्याळावर 30 सेकंद असतात, तेव्हा हे टप्प्यात असलेल्या सिग्नलचे उदाहरण आहे. जर दुसरा हात शिफ्टने चालत असेल, परंतु वेग अद्याप समान असेल, उदाहरणार्थ, एका घड्याळावर 30 सेकंद आणि दुसर्‍यावर 24 सेकंद, तर हे फेज शिफ्ट (शिफ्ट) चे उत्कृष्ट उदाहरण आहे. त्याच प्रकारे, टप्प्याचे मोजमाप अंशांमध्ये, आभासी वर्तुळात केले जाते. या प्रकरणात, जेव्हा सिग्नल एकमेकांच्या सापेक्ष 180 अंशांनी (अर्धा कालावधी) बदलले जातात, तेव्हा एक शास्त्रीय अँटीफेस प्राप्त होतो. बर्याचदा सराव मध्ये, किरकोळ फेज शिफ्ट असतात, जे अंशांमध्ये देखील निर्धारित केले जाऊ शकतात आणि यशस्वीरित्या काढून टाकले जाऊ शकतात.

लाटा सपाट आणि गोलाकार असतात. सपाट वेव्हफ्रंट फक्त एकाच दिशेने प्रसारित होतो आणि सरावात क्वचितच आढळतो. गोलाकार वेव्हफ्रंट हा एक साधा प्रकारचा तरंग आहे जो एकाच बिंदूपासून पसरतो आणि सर्व दिशांना पसरतो. ध्वनी लहरींचा गुणधर्म असतो विवर्तन, म्हणजे अडथळे आणि वस्तू टाळण्याची क्षमता. लिफाफाची डिग्री ध्वनी लहरी लांबीच्या अडथळ्याच्या किंवा छिद्राच्या परिमाणांवर अवलंबून असते. जेव्हा आवाजाच्या मार्गात अडथळा येतो तेव्हा विवर्तन देखील होते. या प्रकरणात, दोन परिस्थिती शक्य आहेत: 1) जर अडथळ्याची परिमाणे तरंगलांबीपेक्षा खूप मोठी असतील तर ध्वनी परावर्तित किंवा शोषला जातो (सामग्रीच्या शोषणाच्या डिग्रीवर अवलंबून, अडथळ्याची जाडी इ. ), आणि अडथळ्याच्या मागे "ध्वनी सावली" झोन तयार होतो. २) जर अडथळ्याची परिमाणे तरंगलांबीशी तुलना करता किंवा त्याहूनही कमी असतील तर ध्वनी काही प्रमाणात सर्व दिशांना विचलित होतो. जर ध्वनी लहरी, एका माध्यमात फिरत असताना, दुसर्‍या माध्यमासह इंटरफेसवर आदळली (उदाहरणार्थ, घन माध्यम असलेले वायु माध्यम), तर तीन परिस्थिती उद्भवू शकतात: 1) तरंग इंटरफेसमधून परावर्तित होईल 2) लहर दिशा न बदलता दुसर्‍या माध्यमात जाऊ शकते 3) सीमेवर दिशा बदलून तरंग दुसर्‍या माध्यमात जाऊ शकते, याला "वेव्ह अपवर्तन" म्हणतात.

ध्वनी लहरींच्या ओस्किलेटरी व्हॉल्यूमेट्रिक वेगाच्या अतिरिक्त दाबाच्या गुणोत्तराला तरंग प्रतिबाधा म्हणतात. सोप्या शब्दात, माध्यमाचा लहरी प्रतिकारध्वनी लहरी शोषून घेण्याची किंवा त्यांचा "प्रतिरोध" करण्याची क्षमता म्हणता येईल. परावर्तन आणि प्रसारण गुणांक थेट दोन माध्यमांच्या लहरी प्रतिबाधाच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असतात. वायू माध्यमातील लहरींचा प्रतिकार पाणी किंवा घन पदार्थांपेक्षा खूपच कमी असतो. म्हणून, हवेतील ध्वनी लहरी एखाद्या घन वस्तूवर किंवा खोल पाण्याच्या पृष्ठभागावर घडत असल्यास, तो आवाज एकतर पृष्ठभागावरून परावर्तित होतो किंवा मोठ्या प्रमाणात शोषला जातो. हे पृष्ठभागाच्या (पाणी किंवा घन) जाडीवर अवलंबून असते ज्यावर इच्छित ध्वनी लहरी पडते. घन किंवा द्रव माध्यमाच्या कमी जाडीसह, ध्वनी लहरी जवळजवळ पूर्णपणे "पास" होतात आणि त्याउलट, माध्यमाच्या मोठ्या जाडीसह, लाटा अधिक वेळा परावर्तित होतात. ध्वनी लहरींच्या परावर्तनाच्या बाबतीत, ही प्रक्रिया एका सुप्रसिद्ध भौतिक नियमानुसार होते: "घटना कोन परावर्तनाच्या कोनाइतका असतो." या प्रकरणात, जेव्हा कमी घनतेच्या माध्यमातील लाट जास्त घनतेच्या माध्यमाच्या सीमेवर आदळते तेव्हा ही घटना घडते. अपवर्तन. यात अडथळ्यासह "भेटल्यानंतर" ध्वनी लहरी वाकणे (अपवर्तित करणे) असते आणि गती बदलणे आवश्यक असते. ज्या माध्यमात परावर्तन होते त्या माध्यमाच्या तापमानावरही अपवर्तन अवलंबून असते.

अंतराळात ध्वनी लहरींच्या प्रसाराच्या प्रक्रियेत, त्यांची तीव्रता अपरिहार्यपणे कमी होते, आपण लाटांचे क्षीण होणे आणि आवाज कमकुवत होणे असे म्हणू शकतो. सराव मध्ये, अशा प्रभावाचा सामना करणे अगदी सोपे आहे: उदाहरणार्थ, जर दोन लोक शेतात काही जवळच्या अंतरावर (एक मीटर किंवा जवळ) उभे राहिले आणि एकमेकांशी बोलू लागले. जर तुम्ही नंतर लोकांमधील अंतर वाढवले ​​(जर ते एकमेकांपासून दूर जाऊ लागले), तर संभाषणाची समान पातळी कमी आणि कमी ऐकू येईल. तत्सम उदाहरण ध्वनी लहरींची तीव्रता कमी करण्याची घटना स्पष्टपणे दर्शवते. असे का होत आहे? याचे कारण म्हणजे उष्णता हस्तांतरणाच्या विविध प्रक्रिया, आण्विक संवाद आणि ध्वनी लहरींचे अंतर्गत घर्षण. बहुतेकदा सराव मध्ये, ध्वनी उर्जेचे थर्मल उर्जेमध्ये रूपांतर होते. अशा प्रक्रिया अपरिहार्यपणे 3 पैकी कोणत्याही ध्वनीच्या प्रसार माध्यमांमध्ये उद्भवतात आणि त्यांचे वर्णन केले जाऊ शकते ध्वनी लहरींचे शोषण.

ध्वनी लहरींच्या शोषणाची तीव्रता आणि प्रमाण अनेक घटकांवर अवलंबून असते, जसे की माध्यमाचा दाब आणि तापमान. तसेच, शोषण ध्वनीच्या विशिष्ट वारंवारतेवर अवलंबून असते. जेव्हा ध्वनी लहरी द्रव किंवा वायूंमध्ये पसरतात तेव्हा वेगवेगळ्या कणांमधील घर्षणाचा परिणाम होतो, ज्याला स्निग्धता म्हणतात. आण्विक स्तरावरील या घर्षणाचा परिणाम म्हणून, तरंगाचे ध्वनीतून थर्मलमध्ये रूपांतर होण्याची प्रक्रिया होते. दुसऱ्या शब्दांत, माध्यमाची थर्मल चालकता जितकी जास्त असेल तितकी तरंग शोषणाची डिग्री कमी असेल. वायू माध्यमातील ध्वनी शोषण देखील दाबावर अवलंबून असते (समुद्र पातळीच्या सापेक्ष वाढत्या उंचीसह वातावरणाचा दाब बदलतो). ध्वनीच्या वारंवारतेवर शोषणाच्या डिग्रीच्या अवलंबनाबद्दल, नंतर वरील स्निग्धता आणि थर्मल चालकता यांचे अवलंबन लक्षात घेऊन, ध्वनीचे शोषण जितके जास्त असेल तितकी त्याची वारंवारता जास्त असेल. उदाहरणार्थ, सामान्य तापमान आणि दाबावर, हवेत, 5000 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह लहरींचे शोषण 3 डीबी / किमी असते आणि 50,000 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह लहरचे शोषण आधीच 300 डीबी / मीटर असेल.

घन माध्यमांमध्ये, वरील सर्व अवलंबित्व (औष्णिक चालकता आणि चिकटपणा) जतन केले जातात, परंतु यामध्ये आणखी काही अटी जोडल्या जातात. ते घन पदार्थांच्या आण्विक संरचनेशी संबंधित आहेत, जे भिन्न असू शकतात, त्याच्या स्वत: च्या विसंगतीसह. या अंतर्गत घन आण्विक संरचनेवर अवलंबून, या प्रकरणात ध्वनी लहरींचे शोषण भिन्न असू शकते आणि विशिष्ट सामग्रीच्या प्रकारावर अवलंबून असते. जेव्हा ध्वनी घन शरीरातून जातो, तेव्हा लाट अनेक परिवर्तने आणि विकृतींमधून जाते, ज्यामुळे बहुतेक वेळा ध्वनी उर्जेचे विखुरणे आणि शोषण होते. आण्विक स्तरावर, विस्थापनांचा प्रभाव उद्भवू शकतो, जेव्हा ध्वनी लहरीमुळे अणू विमानांचे विस्थापन होते, जे नंतर त्यांच्या मूळ स्थितीकडे परत येते. किंवा, विस्थापनांच्या हालचालीमुळे त्यांच्याशी लंब असलेल्या विस्थापनांशी टक्कर होते किंवा क्रिस्टल स्ट्रक्चरमध्ये दोष निर्माण होतात, ज्यामुळे त्यांची घसरण होते आणि परिणामी, ध्वनी लहरींचे काही प्रमाणात शोषण होते. तथापि, ध्वनी लहरी देखील या दोषांसह अनुनादित होऊ शकतात, ज्यामुळे मूळ लहर विकृत होईल. सामग्रीच्या आण्विक संरचनेच्या घटकांशी परस्परसंवादाच्या क्षणी ध्वनी लहरीची ऊर्जा अंतर्गत घर्षण प्रक्रियेच्या परिणामी नष्ट होते.

मध्ये मी मानवी श्रवणविषयक धारणा आणि ध्वनी प्रसाराच्या काही सूक्ष्मता आणि वैशिष्ट्यांचे विश्लेषण करण्याचा प्रयत्न करेन.

ध्वनी (किंवा ध्वनिक) लहरींना 16-20,000 Hz च्या श्रेणीतील फ्रिक्वेन्सी असलेल्या माध्यमात पसरणाऱ्या लवचिक लहरी म्हणतात. या फ्रिक्वेन्सीच्या लहरी, मानवी श्रवणयंत्रावर कार्य करतात, ज्यामुळे आवाजाची संवेदना होते. v सह लाटा< 16 Гц (ннфразвуковые) и v >20 kHz (अल्ट्रासोनिक) मानवी श्रवण अवयवांना समजत नाही.

वायू आणि द्रवपदार्थांमधील ध्वनी लहरी केवळ रेखांशाच्या असू शकतात, कारण ही माध्यमे केवळ संकुचित (तन्य) विकृतींच्या संदर्भात लवचिक असतात. घन पदार्थांमध्ये, ध्वनी लहरी रेखांशाचा आणि आडवा अशा दोन्ही असू शकतात, कारण घन पदार्थ कॉम्प्रेशन (तन्य) आणि कातरणे विकृतींच्या संदर्भात लवचिक असतात.

ध्वनी तीव्रता (किंवा ध्वनी सामर्थ्य) हे तरंग प्रसाराच्या दिशेने लंब असलेल्या एकक क्षेत्राद्वारे प्रति युनिट वेळेत ध्वनी लहरीद्वारे वाहून नेल्या जाणार्‍या वेळ-सरासरी उर्जेद्वारे निर्धारित केलेले प्रमाण आहे:

ध्वनीच्या तीव्रतेचे SI एकक वॅट्स प्रति चौरस मीटर (W/m2) आहे.

मानवी कानाची संवेदनशीलता वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीसाठी वेगळी असते. ध्वनी संवेदना होण्यासाठी, तरंगाची विशिष्ट किमान तीव्रता असणे आवश्यक आहे, परंतु जर ही तीव्रता एका विशिष्ट मर्यादेपेक्षा जास्त असेल तर आवाज ऐकू येत नाही आणि फक्त वेदना होतात. अशाप्रकारे, प्रत्येक दोलन वारंवारतेसाठी, सर्वात लहान (ऐकण्याचा उंबरठा) आणि सर्वात मोठा (वेदनेचा उंबरठा) ध्वनी तीव्रता आहे ज्यामुळे ध्वनी आकलन होऊ शकते. अंजीर वर. 223 ध्वनीच्या वारंवारतेवर ऐकण्याच्या आणि वेदनांच्या थ्रेशोल्डचे अवलंबित्व दर्शविते. या दोन वक्रांमध्ये स्थित प्रदेश हा श्रवणीय क्षेत्र आहे.

जर ध्वनीची तीव्रता हे एक प्रमाण असेल जे तरंग प्रक्रियेचे वस्तुनिष्ठपणे वैशिष्ट्यीकृत करते, तर त्याच्या तीव्रतेशी संबंधित ध्वनीचे व्यक्तिनिष्ठ वैशिष्ट्य म्हणजे ध्वनीचा मोठा आवाज, जो वारंवारतेवर अवलंबून असतो. वेबर - फेकनरच्या शारीरिक नियमानुसार, आवाजाच्या वाढत्या तीव्रतेसह, लॉगरिदमिक कायद्यानुसार आवाज वाढतो. या आधारावर, त्याच्या तीव्रतेच्या मोजलेल्या मूल्यानुसार ध्वनीच्या जोराचे वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन सादर केले जाते:

जेथे I 0 - ऐकण्याच्या उंबरठ्यावर आवाजाची तीव्रता, 10 -12 W/m 2 च्या समान सर्व ध्वनींसाठी घेतली जाते. मूल्य L ला ध्वनी तीव्रता पातळी म्हणतात आणि ते बेल्समध्ये व्यक्त केले जाते (बेल टेलिफोनच्या शोधकर्त्याच्या सन्मानार्थ). सहसा, 10 पट लहान असलेली युनिट्स वापरली जातात - डेसिबल (dB).

आवाजाचे शारीरिक वैशिष्ट्य म्हणजे आवाज पातळी, जी फोन्स (फोन) मध्ये व्यक्त केली जाते. 1000 हर्ट्झ (मानक शुद्ध टोनची वारंवारता) ध्वनीची तीव्रता 1 डीबी असल्यास 1 फोन आहे. उदाहरणार्थ, हाय स्पीडने सबवे कारमधील आवाज "90 वॉन, आणि 1 मीटर अंतरावर कुजबुजणे -" 20 वॉनशी संबंधित आहे.

वास्तविक ध्वनी हा फ्रिक्वेन्सीच्या मोठ्या संचासह हार्मोनिक कंपनांचा आच्छादन असतो, म्हणजे ध्वनीत एक ध्वनिक स्पेक्ट्रम असतो जो सतत असू शकतो (विशिष्ट अंतराने सर्व फ्रिक्वेन्सीची कंपने असतात) आणि रेषाबद्ध (प्रत्येक फ्रिक्वेन्सीपासून विभक्त केलेली विशिष्ट फ्रिक्वेन्सीची कंपनं असतात. इतर).

उंची आणि इमारती लाकडाद्वारे मोठ्याने व्यतिरिक्त आवाजाचे वैशिष्ट्य आहे. ध्वनी पिच - ध्वनीची गुणवत्ता, एखाद्या व्यक्तीद्वारे व्यक्तिनिष्ठपणे कानाने आणि आवाजाच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते. जसजशी वारंवारता वाढते, ध्वनीची पिच वाढते, म्हणजेच आवाज "उच्च" होतो. ध्वनिक स्पेक्ट्रमचे स्वरूप आणि विशिष्ट फ्रिक्वेन्सींमधील ऊर्जेचे वितरण ध्वनी संवेदनाची मौलिकता ठरवते, ज्याला ध्वनीचे लाकूड म्हणतात. अशाप्रकारे, एकच टीप मारणार्‍या वेगवेगळ्या गायकांचा ध्वनी वर्णपट वेगळा असतो, म्हणजेच त्यांच्या आवाजात वेगळी लय असते.

ध्वनी फ्रिक्वेन्सीसह लवचिक माध्यमामध्ये दोलायमान होणारा कोणताही भाग हा ध्वनी स्रोत असू शकतो (उदाहरणार्थ, तंतुवाद्यांमध्ये, ध्वनी स्त्रोत हा वाद्याच्या शरीराशी जोडलेली स्ट्रिंग आहे).

दोलन बनवताना, शरीर त्याच वारंवारतेने त्याच्या जवळ असलेल्या माध्यमाच्या कणांचे दोलन घडवून आणते. दोलन गतीची स्थिती शरीरापासून अधिकाधिक दूर असलेल्या माध्यमाच्या कणांमध्ये क्रमशः हस्तांतरित केली जाते, म्हणजे, एक लहर त्याच्या स्त्रोताच्या वारंवारतेइतकी दोलन वारंवारतेसह आणि घनतेवर अवलंबून विशिष्ट गतीसह प्रसारित होते. आणि माध्यमाचे लवचिक गुणधर्म. वायूंमध्ये ध्वनी लहरींच्या प्रसाराची गती सूत्राद्वारे मोजली जाते

(158.1)

जेथे R हा मोलर वायू स्थिरांक आहे, M हे मोलर वस्तुमान आहे, g \u003d C p/C v हे स्थिर दाब आणि घनफळ असलेल्या वायूच्या मोलर उष्णता क्षमतेचे गुणोत्तर आहे, T हे थर्मोडायनामिक तापमान आहे. सूत्र (158.1) वरून असे दिसून येते की गॅसमधील आवाजाचा वेग दाबावर अवलंबून नाही आरगॅस, परंतु तापमानासह वाढते. वायूचे मोलर वस्तुमान जितके जास्त असेल तितका त्यातील आवाजाचा वेग कमी असेल. उदाहरणार्थ, T = 273 K वर, हवेतील आवाजाचा वेग (M = 29×10 -3 kg/mol) v = 331 m/s, हायड्रोजनमध्ये (M = 2×10 -3 kg/mol) v = 1260 मी/से. अभिव्यक्ती (158.1) प्रायोगिक डेटाशी संबंधित आहे.

जेव्हा ध्वनी वातावरणात प्रसारित होतो, तेव्हा अनेक घटक विचारात घेणे आवश्यक आहे: वाऱ्याचा वेग आणि दिशा, हवेतील आर्द्रता, वायू माध्यमाची आण्विक रचना, अपवर्तनाची घटना आणि दोन माध्यमांच्या सीमेवर आवाजाचे प्रतिबिंब. याव्यतिरिक्त, कोणत्याही वास्तविक माध्यमामध्ये स्निग्धता असते, म्हणून ध्वनी क्षीणता दिसून येते, म्हणजे, त्याच्या मोठेपणामध्ये घट आणि परिणामी, ध्वनी लहरींच्या तीव्रतेमध्ये ते प्रसारित होते. ध्वनी क्षीणन हे मुख्यत्वे माध्यमात शोषल्यामुळे होते, जे ध्वनी उर्जेच्या उर्जेच्या इतर प्रकारांमध्ये (प्रामुख्याने उष्णता) अपरिवर्तनीय संक्रमणाशी संबंधित आहे.

खोलीतील ध्वनीशास्त्रासाठी, ध्वनी पुनरावृत्तीला खूप महत्त्व आहे - त्याचा स्त्रोत बंद केल्यानंतर बंद केलेल्या जागांमध्ये ध्वनी हळूहळू क्षीण होण्याची प्रक्रिया. जर खोल्या रिकाम्या असतील तर आवाज हळू हळू क्षीण होईल आणि खोली “बूम” तयार होईल. जर ध्वनी त्वरीत क्षीण होत असतील (ध्वनी-शोषक सामग्री वापरताना), तर ते मफल केलेले समजले जातात. रिव्हर्बरेशन टाइम हा असा वेळ आहे ज्या दरम्यान खोलीतील आवाजाची तीव्रता लाखोमध्ये कमी केली जाते आणि त्याची पातळी 60 डीबीने कमी होते. जर रिव्हर्बरेशन वेळ 0.5-1.5 सेकंद असेल तर खोलीत चांगले ध्वनिक आहे.

मेघगर्जना, संगीत, सर्फचा आवाज, मानवी भाषण आणि आपण जे काही ऐकतो ते ध्वनी आहे. "ध्वनी" म्हणजे काय?

प्रतिमा स्रोत: pixabay.com

खरं तर, आपल्याला ध्वनी मानण्याची सवय असलेली प्रत्येक गोष्ट आपल्या मेंदू आणि अवयवांना जाणवू शकणार्‍या कंपनांच्या (हवेच्या) प्रकारांपैकी एक आहे.

आवाजाचे स्वरूप काय आहे

हवेत प्रसारित होणारे सर्व ध्वनी हे ध्वनी लहरीचे कंपन असतात. हे एखाद्या वस्तूच्या कंपनातून उद्भवते आणि त्याच्या उगमापासून सर्व दिशांनी वळते. दोलायमान वस्तू वातावरणातील रेणूंना संकुचित करते आणि नंतर एक दुर्मिळ वातावरण तयार करते, ज्यामुळे रेणू एकमेकांना दूर आणि दूर दूर करतात. अशाप्रकारे, हवेच्या दाबातील बदल वस्तूपासून दूर पसरतात, रेणू स्वतःसाठी त्याच स्थितीत राहतात.

कानाच्या पडद्यावर ध्वनी लहरींचा प्रभाव. प्रतिमा स्रोत: prd.go.th

ध्वनी लहरी अंतराळात पसरत असताना, ती त्याच्या मार्गातील वस्तूंना उडवते आणि आसपासच्या हवेत बदल घडवून आणते. जेव्हा हे बदल तुमच्या कानापर्यंत पोहोचतात आणि कानाच्या पडद्यावर परिणाम करतात, तेव्हा मज्जातंतूचे टोक मेंदूला सिग्नल पाठवतात आणि तुम्हाला ही कंपने ध्वनी म्हणून जाणवतात.

ध्वनी लहरीची मुख्य वैशिष्ट्ये

ध्वनी लहरीचा सर्वात सोपा प्रकार म्हणजे साइन वेव्ह. शुद्ध साइन लहरी निसर्गात क्वचितच आढळतात, परंतु त्यांच्याबरोबरच आपण ध्वनीच्या भौतिकशास्त्राचा अभ्यास सुरू केला पाहिजे, कारण कोणताही आवाज साइन लहरींच्या संयोगात विघटित होऊ शकतो.

साइन वेव्ह ध्वनीचे तीन मूलभूत भौतिक निकष स्पष्टपणे दर्शवते - वारंवारता, मोठेपणा आणि टप्पा.

वारंवारता

दोलन वारंवारता जितकी कमी तितका आवाज कमी. प्रतिमा स्त्रोत: ReasonGuide.Ru

वारंवारता हे एक मूल्य आहे जे प्रति सेकंद दोलनांची संख्या दर्शवते. हे दोलन कालावधीच्या संख्येत किंवा हर्ट्झ (Hz) मध्ये मोजले जाते. मानवी कानाला 20 Hz (कमी वारंवारता) ते 20 kHz (उच्च वारंवारता) श्रेणीतील आवाज कळू शकतो. या श्रेणीच्या वरच्या ध्वनींना अल्ट्रासाऊंड म्हणतात, आणि खाली - इन्फ्रासाऊंड, आणि मानवी श्रवण अवयवांना ते जाणवत नाही.

मोठेपणा

ध्वनी लहरींचे मोठेपणा जितका मोठा असेल तितका मोठा आवाज.

ध्वनी लहरीच्या मोठेपणाची (किंवा तीव्रता) संकल्पना ध्वनीची ताकद दर्शवते, जी मानवी श्रवण अवयवांना आवाजाची मात्रा किंवा मोठा आवाज समजते. लोकांना मोठ्या प्रमाणात ध्वनीच्या व्हॉल्यूमची विस्तृत श्रेणी समजू शकते: शांत अपार्टमेंटमधील टपकणाऱ्या नळापासून ते मैफिलीमध्ये संगीत वाजवण्यापर्यंत. ध्वनीमापक (डेसिबलमधील निर्देशक) वापरून लाऊडनेस मोजले जाते, जे मोजमाप अधिक सोयीस्कर करण्यासाठी लॉगरिदमिक स्केल वापरतात.

ध्वनी लहरी टप्पा

ध्वनी लहरीचे टप्पे. प्रतिमा स्त्रोत: Muz-Flame.ru

दोन ध्वनी लहरींच्या गुणधर्मांचे वर्णन करण्यासाठी वापरले जाते. जर दोन लहरींचे मोठेपणा आणि वारंवारता समान असेल, तर दोन ध्वनी लहरी टप्प्यात आहेत असे म्हणतात. फेज 0 ते 360 पर्यंत मोजले जाते, जेथे 0 हे दोन ध्वनी लहरी समकालिक (फेजमध्ये) असल्याचे दर्शवणारे मूल्य आहे आणि 180 हे एक मूल्य आहे जे लाटा एकमेकांच्या विरुद्ध आहेत (फेजच्या बाहेर) दर्शवितात. जेव्हा दोन ध्वनी लहरी टप्प्यात असतात तेव्हा दोन ध्वनी एकमेकांवर आच्छादित होतात आणि सिग्नल एकमेकांना मजबूत करतात. जेव्हा मोठेपणामध्ये न जुळणारे दोन सिग्नल एकत्र केले जातात, तेव्हा दबावातील फरकामुळे सिग्नल दाबले जातात, ज्यामुळे शून्य परिणाम होतो, म्हणजेच आवाज अदृश्य होतो. ही घटना "फेज सप्रेशन" म्हणून ओळखली जाते.

दोन समान ऑडिओ सिग्नल एकत्र करताना - फेज सप्रेशन ही एक गंभीर समस्या असू शकते, तसेच एक प्रचंड उपद्रव म्हणजे ध्वनिक खोलीतील पृष्ठभागांवरून परावर्तित होणाऱ्या लहरीसह मूळ ध्वनी लहरींचे संयोजन. उदाहरणार्थ, जेव्हा स्टिरीओ मिक्सरचे डावे आणि उजवे चॅनेल एक कर्णमधुर रेकॉर्डिंग तयार करण्यासाठी एकत्र केले जातात, तेव्हा सिग्नलला फेज कॅन्सलेशनचा त्रास होऊ शकतो.

डेसिबल म्हणजे काय?

डेसिबल आवाज दाब किंवा विद्युत व्होल्टेजची पातळी मोजतात. हे एक एकक आहे जे दोन भिन्न प्रमाणांच्या गुणोत्तराचे गुणोत्तर दर्शवते. बेल (अमेरिकन शास्त्रज्ञ अलेक्झांडर बेल यांच्या नावावरून) हा एक दशांश लॉगरिथम आहे जो दोन भिन्न सिग्नलचे एकमेकांशी गुणोत्तर दर्शवतो. याचा अर्थ असा की स्केलवरील प्रत्येक सलग बेलासाठी, प्राप्त झालेला सिग्नल दहापट अधिक मजबूत असतो. उदाहरणार्थ, मोठ्या आवाजाचा आवाज दाब शांत आवाजापेक्षा अब्जावधी पट जास्त असतो. एवढी मोठी मूल्ये प्रदर्शित करण्यासाठी, त्यांनी डेसिबल (dB) चे सापेक्ष मूल्य वापरण्यास सुरुवात केली - तर 1.000.000.000 हे 109 किंवा फक्त 9 आहे. ध्वनिक भौतिकशास्त्रज्ञांनी या मूल्याचा अवलंब केल्याने मोठ्या संख्येसह अधिक सोयीस्करपणे कार्य करणे शक्य झाले. .

विविध ध्वनीसाठी व्हॉल्यूम स्केल. प्रतिमा स्रोत: Nauet.ru

सराव मध्ये, असे दिसून आले की आवाज पातळी मोजण्यासाठी बेल हे एकक खूप मोठे आहे, म्हणून डेसिबल, जो बेलचा एक दशांश आहे, त्याऐवजी वापरला गेला आहे. असे म्हणता येणार नाही की बेल्सऐवजी डेसिबल वापरणे म्हणजे शूचा आकार दर्शविण्यासाठी मीटरऐवजी सेंटीमीटर वापरण्यासारखे आहे, बेल्स आणि डेसिबल ही सापेक्ष मूल्ये आहेत.

वरीलवरून, हे स्पष्ट होते की आवाजाची पातळी सामान्यतः डेसिबलमध्ये मोजली जाते. टेलिफोनचा शोध लागल्यापासून ते आजपर्यंत अनेक वर्षांपासून ध्वनीशास्त्रामध्ये काही ध्वनी पातळी मानके वापरली जात आहेत. यापैकी बहुतेक मानके आधुनिक उपकरणांच्या संदर्भात लागू करणे कठीण आहे, ते केवळ उपकरणांच्या अप्रचलित तुकड्यांसाठी वापरले जातात. आज, रेकॉर्डिंग आणि ब्रॉडकास्टिंग स्टुडिओमधील उपकरणे dBu (0.775 V च्या पातळीच्या सापेक्ष डेसिबल) आणि घरगुती उपकरणांमध्ये - dBV (डेसिबल, 1 V च्या पातळीच्या तुलनेत मोजलेले) असे युनिट वापरतात. ध्वनी शक्ती मोजण्यासाठी डिजिटल ऑडिओ उपकरणे dBFS (डेसिबल फुल स्केल) वापरतात.

dBm– “m” म्हणजे मिलीवॅट्स (mW), जे विद्युत शक्तीचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या मोजमापाचे एकक आहे. दोन संकल्पना एकमेकांशी जवळून संबंधित असल्या तरी पॉवरला इलेक्ट्रिकल व्होल्टेजपासून वेगळे केले पाहिजे. dBm मोजण्याचे एकक दूरध्वनी संप्रेषणाच्या प्रारंभापासून वापरण्यास सुरुवात झाली, आज ते व्यावसायिक उपकरणांमध्ये देखील वापरले जाते.

dBu- या प्रकरणात, संदर्भ शून्य पातळीच्या सापेक्ष व्होल्टेज (शक्तीऐवजी) मोजले जाते, 0.75 व्होल्ट हा संदर्भ स्तर मानला जातो. आधुनिक व्यावसायिक ऑडिओ अनुप्रयोगांमध्ये, dBu ची जागा dBm ने घेतली आहे. ऑडिओ अभियांत्रिकीच्या क्षेत्रातील मोजमापाचे एकक म्हणून, भूतकाळात dBu वापरणे अधिक सोयीचे होते, जेव्हा सिग्नल पातळीचे मूल्यांकन करण्यासाठी त्याच्या व्होल्टेजपेक्षा विद्युत शक्तीचा विचार करणे अधिक महत्त्वाचे होते.

dBV- मापनाचे हे एकक संदर्भ शून्य स्तरावर देखील आधारित आहे (dBu च्या बाबतीत), तथापि, 1 V हा संदर्भ स्तर म्हणून घेतला जातो, जो आकृती 0.775 V पेक्षा अधिक सोयीस्कर आहे. हे ध्वनी मापन एकक अनेकदा वापरले जाते घरगुती आणि अर्ध-व्यावसायिक ऑडिओ उपकरणांसाठी.

dBFS- सिग्नल पातळीचा हा अंदाज डिजिटल ऑडिओमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो आणि मापनाच्या वरील एककांपेक्षा खूप वेगळा आहे. FS (पूर्ण स्केल) हे पूर्ण स्केल आहे, जे वापरले जाते कारण, अॅनालॉग ऑडिओच्या विपरीत, ज्यामध्ये इष्टतम व्होल्टेज असते, डिजिटल सिग्नलसह कार्य करताना डिजिटल मूल्यांची संपूर्ण श्रेणी तितकीच स्वीकार्य असते. 0 dBFS ही जास्तीत जास्त संभाव्य डिजिटल ऑडिओ पातळी आहे जी विकृतीशिवाय रेकॉर्ड केली जाऊ शकते. dBu आणि dBV सारख्या अॅनालॉग मापन मानकांना 0 dBFS च्या पुढे हेडरूम नाही.

तुम्हाला लेख आवडला असेल तर सारखे ठेवा आणि चॅनेलला सबस्क्राईब करा वैज्ञानिक POP . आमच्याबरोबर रहा मित्रांनो! बर्याच मनोरंजक गोष्टी पुढे आहेत!

ध्वनी एका माध्यमातील (बहुतेकदा हवेतील) लवचिक लहरी असतात ज्या अदृश्य असतात परंतु मानवी कानाला जाणवतात (तरंग कर्णपटलावर कार्य करते). ध्वनी लहरी ही एक रेखांशाचा संक्षेप आणि दुर्मिळ लहर आहे.

जर आपण व्हॅक्यूम तयार केला तर आपण ध्वनी वेगळे करू शकू का? रॉबर्ट बॉयलने १६६० मध्ये काचेच्या भांड्यात घड्याळ ठेवले. जेव्हा त्याने हवा बाहेर काढली तेव्हा त्याला आवाज ऐकू आला नाही. अनुभवाने ते सिद्ध होते आवाजाचा प्रसार करण्यासाठी एक माध्यम आवश्यक आहे.

ध्वनी द्रव आणि घन माध्यमांमध्ये देखील प्रसारित होऊ शकतो. पाण्याखाली तुम्ही दगडांचा प्रभाव स्पष्टपणे ऐकू शकता. लाकडी फळीच्या एका टोकाला घड्याळ ठेवा. तुमचा कान दुसऱ्या टोकाला लावल्यास, तुम्हाला घड्याळाची टिकटिक स्पष्टपणे ऐकू येते.

लाकडातून ध्वनी लहरींचा प्रसार होतो

ध्वनीचा स्त्रोत आवश्यकपणे एक दोलन शरीर आहे. उदाहरणार्थ, गिटारची तार त्याच्या सामान्य स्थितीत वाजत नाही, परंतु आपण ती दोलायमान बनवताच, एक ध्वनी लहरी उद्भवते.

तथापि, अनुभव दर्शवितो की प्रत्येक कंपन शरीर हा आवाजाचा स्रोत नाही. उदाहरणार्थ, थ्रेडवर निलंबित केलेले वजन आवाज करत नाही. वस्तुस्थिती अशी आहे की मानवी कानाला सर्व लाटा जाणवत नाहीत, परंतु केवळ त्या 16 हर्ट्झ ते 20,000 हर्ट्झच्या वारंवारतेने दोलायमान शरीरे तयार करतात. अशा लाटा म्हणतात आवाज. 16 Hz पेक्षा कमी वारंवारता असलेल्या दोलनांना म्हणतात इन्फ्रासाऊंड. 20,000 Hz पेक्षा जास्त वारंवारता असलेल्या दोलनांना म्हणतात अल्ट्रासाऊंड.

आवाजाचा वेग

ध्वनी लहरी त्वरित प्रसारित होत नाहीत, परंतु विशिष्ट मर्यादित गतीने (एकसमान गतीच्या वेगाप्रमाणे).

म्हणूनच गडगडाटी वादळाच्या वेळी आपण प्रथम वीज पाहतो, म्हणजेच प्रकाश (प्रकाशाचा वेग आवाजाच्या वेगापेक्षा खूप जास्त असतो) आणि नंतर आवाज ऐकू येतो.

ध्वनीचा वेग माध्यमावर अवलंबून असतो: घन आणि द्रवपदार्थांमध्ये, ध्वनीचा वेग हवेपेक्षा खूप जास्त असतो. हे सारणी मोजलेले स्थिरांक आहेत. माध्यमाच्या तापमानात वाढ झाल्यामुळे, ध्वनीचा वेग वाढतो, कमी होताना, तो कमी होतो.

आवाज वेगळे आहेत. ध्वनी वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी, विशेष परिमाण सादर केले जातात: ध्वनीचा मोठा आवाज, पिच आणि टिंबर.

ध्वनीचा मोठा आवाज दोलनांच्या मोठेपणावर अवलंबून असतो: दोलनांचे मोठेपणा जितका मोठा असेल तितका मोठा आवाज. शिवाय, आपल्या कानाद्वारे ध्वनीच्या जोराची समज ही ध्वनी लहरीतील कंपनांच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते. उच्च वारंवारता लाटा मोठ्याने समजल्या जातात.

ध्वनी लहरीची वारंवारता खेळपट्टी निश्चित करते. ध्वनीच्या स्त्रोताची कंपन वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकाच त्यातून निर्माण होणारा आवाज. मानवी आवाज त्यांच्या खेळपट्टीनुसार अनेक श्रेणींमध्ये विभागलेले आहेत.

वेगवेगळ्या स्त्रोतांकडून येणारे आवाज हे वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या हार्मोनिक कंपनांचे संयोजन आहेत. सर्वात मोठ्या कालावधीच्या घटकाला (सर्वात कमी वारंवारता) मूलभूत स्वर म्हणतात. बाकीचे ध्वनी घटक ओव्हरटोन आहेत. या घटकांचा संच रंग तयार करतो, आवाजाची लाकूड. वेगवेगळ्या लोकांच्या आवाजातील ओव्हरटोनची संपूर्णता कमीतकमी थोडीशी भिन्न असते, परंतु हे विशिष्ट आवाजाचे लाकूड ठरवते.

इको. पर्वत, जंगले, भिंती, मोठ्या इमारती इ. विविध अडथळ्यांमधून ध्वनी परावर्तन झाल्यामुळे प्रतिध्वनी तयार होतो. प्रतिध्वनी तेव्हाच उद्भवते जेव्हा परावर्तित ध्वनी मूळ बोलल्या जाणार्‍या ध्वनीपेक्षा वेगळा समजला जातो. जर अनेक परावर्तित पृष्ठभाग असतील आणि ते एखाद्या व्यक्तीपासून वेगवेगळ्या अंतरावर असतील, तर परावर्तित ध्वनिलहरी वेगवेगळ्या वेळी त्याच्यापर्यंत पोहोचतील. या प्रकरणात, प्रतिध्वनी एकाधिक असेल. प्रतिध्वनी ऐकण्यासाठी अडथळा व्यक्तीपासून 11 मीटर अंतरावर असणे आवश्यक आहे.

ध्वनी प्रतिबिंब.गुळगुळीत पृष्ठभागांवरून ध्वनी उसळतो. म्हणून, हॉर्न वापरताना, ध्वनी लहरी सर्व दिशांना विखुरत नाहीत, परंतु एक अरुंद किरण तयार करतात, ज्यामुळे ध्वनी शक्ती वाढते आणि ती अधिक अंतरावर पसरते.

काही प्राणी (उदाहरणार्थ, वटवाघुळ, डॉल्फिन) अल्ट्रासोनिक कंपन उत्सर्जित करतात, नंतर अडथळ्यांमधून परावर्तित तरंग जाणतात. त्यामुळे ते आसपासच्या वस्तूंचे स्थान आणि अंतर ठरवतात.

इकोलोकेशन. त्यांच्यापासून परावर्तित होणार्‍या अल्ट्रासोनिक सिग्नलद्वारे मृतदेहांचे स्थान निश्चित करण्याची ही एक पद्धत आहे. नेव्हिगेशनमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. जहाजांवर स्थापित सोनार- पाण्याखालील वस्तू ओळखण्यासाठी आणि तळाची खोली आणि स्थलाकृति निश्चित करण्यासाठी उपकरणे. पात्राच्या तळाशी एक उत्सर्जक आणि ध्वनी प्राप्तकर्ता ठेवला जातो. उत्सर्जक लहान सिग्नल देतो. रिटर्निंग सिग्नल्सचा विलंब वेळ आणि दिशा यांचे विश्लेषण करून, संगणक ध्वनी प्रतिबिंबित करणाऱ्या ऑब्जेक्टची स्थिती आणि आकार निर्धारित करतो.

अल्ट्रासाऊंड मशीनच्या भागांमध्ये (व्हॉईड, क्रॅक इ.) विविध नुकसान शोधण्यासाठी आणि निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाते. यासाठी वापरलेले उपकरण म्हणतात अल्ट्रासोनिक दोष शोधक. लहान अल्ट्रासोनिक सिग्नलचा प्रवाह अभ्यासाधीन भागाकडे निर्देशित केला जातो, जो त्याच्या आतील असमानता पासून परावर्तित होतो आणि परत येताना रिसीव्हरमध्ये पडतो. ज्या ठिकाणी कोणतेही दोष नसतात, तेथे सिग्नल महत्त्वपूर्ण प्रतिबिंबाशिवाय भागातून जातात आणि प्राप्तकर्त्याद्वारे रेकॉर्ड केले जात नाहीत.

विशिष्ट रोगांचे निदान आणि उपचार करण्यासाठी अल्ट्रासाऊंडचा मोठ्या प्रमाणावर औषधांमध्ये वापर केला जातो. क्ष-किरणांच्या विपरीत, त्याच्या लहरींचा ऊतींवर हानिकारक प्रभाव पडत नाही. डायग्नोस्टिक अल्ट्रासाऊंड (यूएस)शस्त्रक्रिया हस्तक्षेपाशिवाय, अवयव आणि ऊतींमधील पॅथॉलॉजिकल बदल ओळखण्याची परवानगी द्या. एक विशेष उपकरण शरीराच्या विशिष्ट भागावर 0.5 ते 15 मेगाहर्ट्झच्या वारंवारतेसह अल्ट्रासोनिक लहरी पाठवते, ते अभ्यासाच्या अंतर्गत अवयवातून परावर्तित होतात आणि संगणक स्क्रीनवर त्याची प्रतिमा प्रदर्शित करतो.

इन्फ्रासाऊंड विविध माध्यमांमध्ये कमी अवशोषणाद्वारे दर्शविले जाते, परिणामी हवा, पाणी आणि पृथ्वीच्या कवचातील इन्फ्रासोनिक लाटा खूप लांब अंतरावर पसरू शकतात. या घटनेला व्यावहारिक उपयोग सापडतो ठिकाणे निश्चित करणेजोरदार स्फोट किंवा फायरिंग शस्त्राची स्थिती. समुद्रात लांब अंतरावर इन्फ्रासाऊंडचा प्रसार करणे शक्य होते नैसर्गिक आपत्ती अंदाज- त्सुनामी. जेलीफिश, क्रस्टेशियन्स इ. इन्फ्रासाऊंड्स जाणण्यास सक्षम असतात आणि वादळ सुरू होण्याच्या खूप आधी त्याचा दृष्टीकोन जाणवतात.