Ứng dụng sóng âm trong nghiên cứu khảo cổ học

Sóng âm cũng là một lĩnh vực mà các nhà khảo cổ học cần quan tâm. Không những chỉ vì ích lợi của nó trong việc tìm kiếm các di tích (đã được sử dụng từ rất sớm), mà nó còn giúp chúng ta có thể hình dung ra những hiện vật mà không thể nghiên cứu một cách trực tiếp (ví dụ điển hình như khảo cổ học dưới nước). Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để biết hơn về ứng dụng của sóng âm trong lĩnh vực khảo cổ học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng sóng âm trong nghiên cứu khảo cổ học Ứng dụng sóng âm trong nghiên cứu khảo cổ học Trong nghiên cứu Khảo cổ học, các ngành khoa học khác cũng đã cónhững ý nghĩa nhất định trong việc hình thành những lý thuyết và thực tếứng dụng của nó. Sóng âm cũng là một lĩnh vực mà các nhà Khảo cổ học cần quan tâm. Khôngnhững chỉ vì ích lợi của nó trong việc tìm kiếm các di tích (đã được sử dụng từ rấtsớm), mà nó còn giúp chúng ta có thể hình dung ra những hiện vật mà không thểnghiên cứu một cách trực tiếp (ví dụ điển hình như khảo cổ học dưới nước). Sóngâm là hính thức phổ biến trong đời sống hàng ngày của con người và Trái Đất.Chúng ta trao đổi với nhau bằng những âm thanh. Chúng ta nghe đài, nghe nhạcchính là nghe các âm thanh. Thật khó mà tưởng tượng nếu cuộc sống không có bấtkỳ một âm thanh nào. Chính âm thanh là nhân tố thúc đẩy xã hội loài người pháttriển.Chính vì nguyên nhân đó, con người đặc biệt chú trọng việc sử dụng âm thanhtrong các lĩnh vực khác nhau. Từ xã hội cho đến áp dụng vào khoa học kỹ thuật.Ngày nay, con người hiểu rõ được sóng âm thanh là các doa động cơ học hay sóngđàn hồi lan truyền trong môi trường đàn hồi (sóng âm thanh còn được gọi là sóngđàn hồi cũng vì lý do này). Tất cả môi trường vật chất đàn hồi đều lan truyền đượcsóng âm thanh. Từ bầu khí quyển dày đặc bao bọc xung quanh Trái Đất, đến đạidương trải trên ¾ diện tích bề mặt Trái Đất đều là môi trường truyền âm lý tưởng;các vật rắn như thép, đá, bêtông, các đơn vị tinh thể…, nước, các dung môi hữu cơ,không khí, các khí trơ…cũng đều truyền được sóng âm thanh. Môi trường cách âmcòn lại chính là môi trường chân không. Giống như sóng điện từ, sóng âm chiếmmột giải tần số rất rộng. Tùy theo tần số mà người ta phân chia sóng âm thành cácvùng sau đây:• Vùng hạ âm: tần số dao động từ 1 Hz đến 16 Hz.• Vùng âm: tần số dao động từ 16 Hz đến 16 kHz. Đây là vùng nhạy của đôi tai conngười.• Vùng siêu âm: tần số dao động từ 16 kHz đến 10 MHz.• Vùng cực siêu âm: tần số dao động từ 10 MHz trở lên tới tận tần số tương đươngvới tần số dao động nhiệt của mạng tinh thể (khoảng 1013 Hz).Tai người không thu nhận được sóng vùng hạ âm, vùng siêu âm và cực siêu âm.Như vậy, con người chỉ có thể nhận biết được một giải tần số khá hẹp của sóng đànhồi mà thôi. Và mặc dù có cùng bản chất, nhưng do tần số khác nhau mà tính chấtthể hiện của mỗi giải rất khác nhau, thâm chí rất khác nhau. Đơn cử như hiệu ứngsinh lỗ hổng, chảy âm chỉ có ở vùng siêu âm trở lên.Sóng siêu âm có tần số dao động lớn hơn sóng tần số âm, nên bước sóng của sóngsiêu âm rất nhỏ so với bước sóng âm của một môi trường truyền sóng, sóng hạ âmthì lại có sức đâm xuyên rất lớn. Chính nhờ những tính chất khác biệt mà người taứng dụng sóng âm trong những trường hợp rất khác nhau.Khảo cổ học ngay từ khi trở thành một khoa học độc lập đã sử dụng sóng âm trongviệc tìm kiếm các di tích khảo cổ “rỗng” ở bên trong. Nói như vậy không hẳn chỉ cónhững căn hầm, mộ…Việc nghiên cứu được bắt đầu khi các nhà khảo cổ sử dụngphương pháp đơn giản truyền năng lượng xuống mặt đất và tạo va chạm mạnh vớimặt đất. Thường thường người ta dùng một chiếc vồ gỗ nặng hay một hộp đựngđầy chì có cán cầm dài đập mạnh xuống đất. Việc ghi nhận tần số tiếng động giúpxác định các đặc tính ẩn dưới lòng đất và một âm thanh “đục”, không rõ ràngchứng tỏ nền đất không có dấu hiệu bị can thiệp. Trong khi đó, một hào mươnghay hầm bị lấp lại cho ta một âm thanh trong và vang hơn. Kỹ thuật thô sơ này hiệnnay đã hoàn toàn bị lãng quên do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Thực vậy,phương pháp này chỉ tỏ ra hiệu quả khi nhà nghiên cứu biết khá đích xác khu vựcmình tìm kiếm, và nó cũng chỉ có thể giúp ta nhận biết các di tích “rỗng” trong lòngđất chứ không thể xác định trong đó có chứa những gì?!.Một phương pháp tiên tiến hơn do quân đội Mỹ phát triển gần đây được ứng dụngtrong các dự án khảo cổ học do Yasushi Nishimura tiến hành tại Nhật Bản. “Kỹthuật tạo sóng đứng” gồm một thiết bị tạo và khuyếch đại các sóng “Rayleigh” bằngcách đập nhẹ và liên tục xuống mặt đất. Một “thiết bị” đập nặng 20kg có thể đạtđến độ sâu 10 mét, những máy lớn hơn có thể đạt đến độ sâu 70-100m. Do tínhchất đặc biệt của từng loại sóng khiến cho mỗi loại có những khả năng truyền xakhác nhau, hay là sự tắt dần nói chung, ở tính chất hấp thụ sóng âm thanh trongmôi trường nói riêng. Sóng âm thanh có tần số càng nhỏ, càng bị hấp thụ ít, càngtruyền được xa trong môi trường. Chẳng hạn sóng siêu âm có tần số 30 kHz vớicông suất thích hợp, có thể truyền được trong lớp đất chừng vài chục mét, song ởtần số vùng âm, đặc biệt vùng hạ âm, với công suất máy phát khá lớn, chúng có thểtruyền xa hàng trăm, hàng ngàn km, thậm chí có thể truyền được sang tới bên kiacủa vỏ Trái Đất và phản xạ trở lại. Đó là tính chất rất ưu việt của sóng vùng hạ âmmà các sóng đàn hồi ở các vùng khác không có được.Với cùng một công suất máy phát, và tần số s ...