Sóng cơ - Âm học

Dao động âm là dao động cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000 Hz ( 20 kHz).

- Sóng âm là sóng cơ học có tần số từ 16 Hz – 20 000Hz.

- Sóng siêu âm: là sóng có tần số f > 20 kHz. Có một số loài vật như: Cào cào; Dơi; Cá voi…. Có thể phát ra và cảm nhận được sóng siêu âm.

- Sóng hạ âm: là sóng có tần số f < 16 Hz.

Tai người không thể cảm nhận được sóng hạ âm và sóng siêu âm hay sóng siêu âm và sóng hạ âm không gây ra cảm giác âm đối với tai ta.

Môi trường truyền âm. Vận tốc âm:

- Môi trường truyền âm:

+ Âm truyền được trong mọi môi trường vật chất đàn hồi: rắn, lỏng, khí

+ Âm không truyền được trong chân không.

- Vận tốc:

+ Phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường, nhiệt độ của môi trường…:

               V_rắn >  V_lỏng > V_khí

+ Các chất nhẹ, mềm, xốp truyền âm kém.

Chú ý: Khi sóng truyền qua hai môi trường có tính chất khác nhau thì vận tốc thay đổi nên bước sóng cũng thay đổi. Tuy nhiên chu kỳ T, tần số f và tốc độ góc ω thì không đổi.

Các đặc trưng vật lí của âm:

- Tần số: f = 16 Hz – 20 kHz.

- Vận tốc âm khoảng 340 m/s trong không khí đến vài nghìn m/s trong chất rắn.

 - Bước sóng : \(\lambda\) = vT = \(v\over f\) (m)

- Năng lượng âm – Cường độ âm – Mức cường độ âm:

+ Cường độ âm (I): tại 1 điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị : W/m².

+ Mức cường độ âm (L): là đại lượng đo bằng log của tỷ lệ số giữa cường độ I tại điểm đang xét và cường độ âm chuẩn I₀ của âm

                                           ( I₀ = 10^-12 W/m² )

                                      L(B) = lg  \(I \over I_0\)

Mức cường độ âm có đơn vị là: Ben (B), đơn vị khác là dexiBen (dB): 1dB = frac110B

                                       L(dB) = 10lg \(I \over I_0\)

Các đặc tính sinh lí của âm:

+ Độ cao của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là tần số.

- Nếu f nhỏ: Âm là âm trầm.

- Nếu f lớn: Âm là âm cao (bổng).

+ Âm sắc: Là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là biên độ và tần số.

+ Độ to của âm: là đặc tính sinh lí của âm, nó phụ thuộc vào đặc tính vật lí của âm là mức cường độ âm L và tần số âm.

Ngưỡng nghe, ngưỡng đau và miền nghe được:

- Ngưỡng nghe: Muốn gây cảm giác âm thì cường độ âm phải lớn hơn giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe.

+ ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số: Cụ thể khi f = 100 Hz thì ngưỡng nghe I = 10^-12 W/m² ; Khi tần số f = 50 Hz thì ngưỡng nghe  I =  10^-7W/m²

+ Tai người rất thính với những âm thanh có tần số f = 1000 – 5000 Hz mà giọng nói của phụ nữ có tần số nằm trong khoảng này nên các đài phát thanh thường dùng phát thanh viên là nữ.

+ Âm cao nghe rõ hơn âm trầm.
- Ngưỡng đau: Khi cường độ âm I  \(\geq\) 10 W/m²   . Với mọi tần số của sóng âm, tai ta có một cảm giác đau đớn, nhức nhối gọi là ngưỡng đau.

- Miền nghe được: Miền từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau gọi là miền nghe được.

Nguồn âm và hộp cộng hưởng:

- Nguồn âm: là những vật dao động phát ra âm thanh. VD: dây đàn rung động, cột không khí trong cây sáo, kèn trống, mõ…

- Hộp cộng hưởng: Hộp rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau.