Lý thuyết về sóng âm – đặc trưng vật lý và sinh lí của âm
Sóng âm, hạ âm siêu âm, các đặc trưng vật lý của âm, các đặc trưng sinh lí của âm, nhạc âm tạp âm và hoạ âm, Ngưỡng nghe - ngưỡng đau - miền nghe được, các dạng bài thường gặp
Âm thanh là thứ qua quen thuộc trong cuộc sống thường ngày của chúng ta, tiếng chim kêu, tiếng nói của mọi ngươi, các âm thanh va chạm,…Hôm nay, HocThatGioi sẽ cùng các bạn tìm hiểu về sóng âm – đặc trưng vật lý và đặc trưng sinh lí của âm. Vậy thì sóng âm là gì? Các đặc trưng vật lý và sinh lí của âm có tính chất gì?,.. Tất cả các thắc mắc về sóng âm sẽ được HocThatGioi giải quyết trong bài viết ngày hôm nay đấy! Bây giờ hãy cùng bắt đầu bài học ngay nào!
1. Sóng âm
Sóng âm là gì và có các tính chất như thế nào?
1.1. Định nghĩa
Sóng âm là những sóng cơ học truyền trong các môi trường khí lỏng rắn.
1.2 Tính chất
Sóng âm trong các môi trường lỏng, khí là sóng dọc; trong môi trường rắn là sóng dọc hoặc sóng ngang
Âm không truyền được trong chân không
Dựa vào tần số, người ta phân sóng âm thành 3 loại:
- Âm nghe được: Âm có tần số từ 16 Hz đến 20000Hz
- Hạ âm: Âm có tần số dưới 16Hz
- Siêu âm: Âm có tần số trên 20000Hz
Trong một môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định.
Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ của môi trường và nhiệt độ của môi trường.
v_r>v_l>v_kÂm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len, …, những chất đó được gọi là chất cách âm.
Khi âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc truyền âm thay đổi, bước sóng của sóng âm thay đổi còn tần số của âm thì không thay đổi.
2. Các đặc trưng vật lý của âm
Các đặc trưng vật lý của âm bao gồm: tần số f– cường độ âm I – mức cường đồ âm L.
- Tần số dao động của âm: f
- Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian; đơn vị W/m^2:
I=\frac{W}{St}=\frac{P}{S}=\frac{P}{4 \pi r^2}; - Mức cường độ âm: L=log \frac{I}{I_0} ;
với I_0 là chuẩn cường độ âm (âm rất nhỏ vừa đủ nghe, thường lấy chuẩn cường độ âm I_0= 10^{-12}W/m^2 với âm có tần số 1000 Hz)
Đơn vị của mức cường độ âm là ben (B). Trong thực tế người ta thường dùng ước số của ben là đêxiben (dB): 1dB = 0,1 B.
3. Các đặc trưng sinh lí của âm – Mối liên hệ với các đặc trưng vật lí của âm.
Độ cao: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm.
Độ to: là 1 đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.
- Giá trị nhỏ nhất của cường độ âm mà tai nghe thấy là ngưỡng nghe, ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số
- Giá trị lớn nhất của cường độ âm mà tai nghe thấy là ngưỡng đau, ngưỡng đau phụ thuộc vào tần số âm.
Âm sắc: là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. Âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm.
Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ của các hoạ âm.
4. Nhạc âm và tạp âm
Nhạc âm là âm có tần số xác định và đồ thị dao động là đường cong hình sin.
Tạp âm là âm không có một tần số xác định và đồ thị dao động là những đường cong phức tạp.
5. Họa âm
Một âm khi phát ra được tổng hợp từ một âm cơ bản và các âm khác gọi là họa âm.
Âm cơ bản có tần số f_1 còn các họa âm có tần số bằng bội số tương ứng với âm cơ bản.
- Họa âm bậc 2 có tần số f_2 = 2f_1
- Họa âm bậc 3 có tần số f_3= 3f_1
- …
- Họa âm bậc n có tần số f_n= nf_1
=> Các họa âm lập thành một cấp số cộng với công sai d = f_1.
6. Ngưỡng nghe – ngưỡng đau – miền nghe được
Ngưỡng nghe: là cường độ âm nhỏ nhất mà tai người còn có thể nghe được. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm. Âm có tần số 1000 Hz đến 5000 Hz, ngưỡng nghe khoảng 10^{-12} W/m^2.
Ngưỡng đau: là cường độ âm cực đại mà tai người còn có thể nghe được nhưng có cảm giác đau nhức. Đối với mọi tần số âm ngưỡng đau ứng với cường độ âm 10 W/m^2.
Miền nghe được: là miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Lý thuyết về đặc trưng vật lý và đặc trưng sinh lí của âm. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!
