ĐẠI CƯƠNG VỀ ÂM THANH VÀ TIẾNG ỒN

Về mặt vật lý, âm thanh là những sóng dao động xuất hiện trong các môi trường vật chất, chất khí, chất lỏng, chất rắn...gọi chung là môi trường đàn hồi khi chịu các lực kích thích. Những lực kích thích là nguồn âm (như dây đàn và màng trống khi rung hay tiếng nói – sự rung của các dây thanh v.v...), sóng dao động được gọi là sóng âm, và môi trường trong đó có sóng âm lan truyền gọi là trường âm....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐẠI CƯƠNG VỀ ÂM THANH VÀ TIẾNG ỒN Ch¬ng 1 §¹i c¬ng vÒ ©m thanh vµ tiÕng ån1.1. Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ ©m thanh vµ tiÕng ån1.1.1. Sãng ©m VÒ mÆt vËt lý, ©m thanh lµ nh÷ng sãng dao ®éng xuÊt hiÖn trongc¸c m«i trêng vËt chÊt, chÊt khÝ, chÊt láng, chÊt r¾n...gäi chung lµ m«itrêng ®µn håi khi chÞu c¸c lùc kÝch thÝch. Nh÷ng lùc kÝch thÝch lµnguån ©m (nh d©y ®µn vµ mµng trèng khi rung hay tiÕng nãi – sù rungcña c¸c d©y thanh v.v...), sãng dao ®éng ®îc gäi lµ sãng ©m, vµ m«i tr-êng trong ®ã cã sãng ©m lan truyÒn gäi lµ trêng ©m. Sù xuÊt hiÖn vµ lan truyÒn cña sãng ©m trong m«i trêng ®µn håi®îc gi¶i thÝch nh sau: Dao ®éng cña c¸c nguån ©m (vÝ dô mµng trèng)g©y ra ¸p lùc lµm nÐn hoÆc d·n lu©n phiªn c¸c phÇn tö m«i trêng (kh«ngkhÝ) ë hai phÝa cña nã. Khi bÞ kÝch thÝch nh vËy, c¸c phÇn tö cña m«itrêng sÏ dao ®éng quanh mét vÞ trÝ c©n b»ng vµ truyÒn c¸c dao ®éng®ã cã phÇn tö bªn c¹nh nhê vµo liªn kÕt ®µn håi gi÷a chóng. §Õn lît c¸cphÇn tö nµy sÏ truyÒn nh÷ng dao ®éng ®i xa dÇn nguån ©m. Nh vËysãng ©m thùc chÊt lµ sãng ¸p suÊt cña m«i trêng. Khi c¸c dao ®éng ©mtruyÒn ®Õn tai ngêi, chóng sÏ t¸c ®éng lªn c¬ quan thÝnh gi¸c vµ cho tac¶m gi¸c ©m thanh. Sù xuÊt hiÖn vµ lan truyÒn cña sãng ©m trong m«itrêng ®µn håi ®îc minh ho¹ trong h×nh 1.1. 3 H×nh 1.1: Minh ho¹ lan truyÒn cña sãng ©m trong m«i trêng ®µn håi Sãng ©m mang theo n¨ng lîng gäi lµ n¨ng lîng ©m, nguån n¨ng lîngnµy sÏ gi¶m dÇn trong trêng ©m. Khi cµng ®i xa khái nguån ©m, n¨ng l-îng ©m cµng bÞ chia sÎ cho mét lîng nhiÒu h¬n c¸c phÇn tö cho ®Õn khit¾t h¼n. XÐt theo ph¬ng dao ®éng cña c¸c phÇn tö m«i trêng th× sãng ®îcchia thµnh c¸c d¹ng: - Sãng däc: Khi c¸c phÇn tö dao ®éng däc theo ph¬ng truyÒn sãng - Sãng ngang: Khi c¸c phÇn tö dao ®éng vu«ng gãc víi ph¬ngtruyÒn sãng Trong c¸c chÊt khÝ vµ chÊt láng chØ cã sãng däc lan truyÒn, trongchÊt r¾n cã thÓ lan truyÒn ®îc c¶ sãng däc vµ sãng ngang. Trong m«itrêng ch©n kh«ng sãng ©m kh«ng thÓ lan truyÒn ®îc. §Æc biÖt trong c¸c tÊm máng nh sµn hoÆc têng nhµ cã thÓ lantruyÒn lo¹i sãng uèn. Sãng uèn rÊt cã ý nghÜa khi nghiªn cøu ph¬ngph¸p c¸ch ©m cho c¸c kÕt cÊu nhµ cöa. C¸c lo¹i sãng däc, sãng ngangvµ sãng uèn trong chÊt r¾n ®îc minh ho¹ trªn h×nh 1.2. H×nh 1.2: C¸c lo¹i sãng ©m trong chÊt r¾n: a) sãng däc, b) sãng ngang, c) sãng uèn Do kÝch thíc h×nh häc cña nguån ©m mµ sãng ©m lan truyÒn trongm«i trêng cã d¹ng mÆt sãng kh«ng gièng nhau. Chóng ta ph©n biÖt bad¹ng sãng: 4 - Sãng cÇu: Khi mÆt sãng lµ nh÷ng mÆt cÇu. C¸c nguån ®iÓmph¸t n¨ng lîng ®ång ®Òu trong mét m«i trêng tÜnh ®ång nhÊt sÏ t¹o rasãng cÇu. - Sãng ph¼ng: NÕu mÆt sãng lµ nh÷ng mÆt ph¼ng. Trong thùc tÕkh«ng cã nh÷ng nguån ph¸t ra sãng ph¼ng, nhng ®èi víi nh÷ng ®iÓm ëxa nguån ©m ta cã thÓ xem sãng cÇu lµ sãng ph¼ng. - Sãng trô: Trêng hîp mÆt sãng lµ nh÷ng mÆt trô. H·y tëng tîng cãmét dßng xe « t« cïng lo¹i ch¹y nèi ®u«i nhau trªn ®êng, khi ®ã ta cã thÓxem chóng nh mét nguån ©m ®êng ph¸t ra sãng trô. §Æc ®iÓm lan truyÒn ©m thanh cña sãng cÇu, sãng ph¼ng haysãng trô kh«ng gièng nhau. §Æc biÖt kh¸c nhau ë sù suy gi¶m n¨ng lîngxa dÇn nguån ©m.1.1.2. C¸c th«ng sè ®Æc trng cña ©m thanh vµ tiÕng ån ¢m thanh vµ tiÕng ån cã thÓ ®Æc trng b»ng nh÷ng th«ng sè vËt lývµ sinh lý hay gäi lµ c¸c ®¹i lîng ©m kh¸ch quan vµ c¸c ®¹i lîng ©m chñquan. VÒ vËt lý, ©m thanh vµ tiÕng ån ®îc ®Æc trng bëi c¸c ®¹i lîng: tÇnsè ©m, ¸p suÊt ©m, vËn tèc ©m, bíc sãng ©m, cêng ®é ©m, c«ng suÊt©m…VÒ mÆt sinh lý ©m thanh vµ tiÕng ån ®îc ®Æc trng bëi ®é cao,®é to, møc to, ©m s¾c, thêi gian t¸c ®éng, møc ©m…1.1.2.1. Chu kú dao ®éng ©m vµ tÇn sè ©m Chu kú dao ®éng ©m (T) lµ thêi gian ®Ó c¸c phÇn tö thùc hiÖn ®îcmét dao ®éng ©m toµn phÇn. §¬n vÞ ®o cña chu kú lµ gi©y (s). TÇn sèdao ®éng ©m (f) lµ sè dao ®éng toµn phÇn mµ c¸c phÇn tö m«i trêngthùc hiÖn ®îc trong mét gi©y. §¬n vÞ tÇn sè lµ Hertz (Hz). TÇn sè vµchu kú liªn hÖ víi nhau b»ng biÓu thøc : 1 1 T= hay f = f T ¢m thanh vµ tiÕng ån cã tÇn sè trong kho¶ng 20 – 20.000 Hz. C¸csãng ©m cã tÇn sè nhá h¬n 20 Hz gäi lµ h¹ ©m, c¸c sãng ©m cã tÇn sètrªn 20.000Hz gäi lµ siªu ©m.1.1.2.2. ¸p suÊt ©m ¸p suÊt ©m, ký hiÖu P, ®¬n vÞ N/m 2 (hay Pa) lµ ¸p suÊt d (¸p suÊtcã thªm so víi ¸p suÊt khÝ quyÓn tÜnh) cã trong trêng ©m. T¹i mçi ®iÓmcña trêng ©m ¸p suÊt thay ®æi theo chu kú tõ d¬ng (pha nÐn) sang ©m 5(pha d·n). Tuy nhiªn ¸p suÊt t¸c ®éng lªn c¬ quan thÝnh gi¸c còng nh c¸cthiÕt bÞ ®o lêng ©m thanh lµ ¸p suÊt hiÖu dông P vµ ®îc tÝnh theoc«ng thøc: ...