Hanghullámok: fogalom és funkciók

A körülöttünk lévő világ bizonyossággal lehetségeshívja a hangok világát, mert körülöttünk mindig vannak hangok, zenék, madárcsíkok, a szél hangja. A hanghullámok segítenek az embereknek kommunikálni, információt kapni a körülöttük lévő világról. Az állatok számára a hangok nem kevésbé fontosak. A fizika szempontjából a hangok olyan mechanikai rezgések, amelyek elasztikus tápközegben terjednek: víz, levegő, szilárd, stb. Az emberi fül képes hallani a hangot, ha az audiofrekvenciák 16 és 20 000 Hz közötti tartományban vannak. A magasabb vagy alacsonyabb frekvenciájú oszcillációk nem hallhatók egy személy számára.

A tudomány akusztikája különböző megoldásokkal foglalkozikkérdések, beleértve a hallás jellemzőivel és tulajdonságaival kapcsolatos kérdéseket. A fiziológiai akusztika vizsgálatának tárgya közvetlenül a hallásszerv, a szerkezet, a cselekvés és az eszköz. Az építészeti akusztika azt vizsgálja, hogyan hangzik a hanghullám a szobában, megvizsgálja a helyiség alakjának és méreteinek a hangra gyakorolt ​​hatását, vizsgálja az anyagok tulajdonságait a jelenlegi terjedési és szupressziós nézetekkel. A zenei akusztika a hangszerek tanulmányozásával foglalkozik, feltárja az adott hangszer legjobb hangzásának feltételeit.

A fizikai akusztika maga a hang rezgéseket, hanghullámokat vizsgálja, az utóbbi időben az emberi hangrendszer képességén túlmutató ingadozásokra is kiterjedt.

Az akusztika alapfogalmai

A hang megjelenése mechanikai következményerugalmas testek és média rezgései. A levegő hangvezető a hanghoz. Ezt bizonyítja Robert Boyle tapasztalata. Ha egy légszivattyú csengőjébe egy hangzó testet helyez el, akkor amikor a levegő a csengő alá kerül, a hang gyengülni fog. Amikor a csengő alatt levő levegő vége, a hang teljesen leáll.

Rezgés közben a test váltakozva hozza létrea felszínén szomszédos levegő rétegében kisütjük, majd összenyomjuk ezt a réteget. Ennek eredményeképpen a hullámok terjedése a légtérben a légréteg oszcillációival kezdődik a test felszínén.

Ahogy hanghullámok terjednekaz űrben megfigyelhető a hangcsillapítás, amely bizonyos visszafordíthatatlan folyamatokhoz kapcsolódik. Ez azt jelenti, hogy a hanghullám által hordozott energia egy részét a közeg elnyeli.

Az abszorpció együtthatója egy mennyiség,ami megegyezik a közeg által elnyelt hangenergiának a táptalajba belépő energiához viszonyított arányával. Az abszorpciós együtthatót befolyásolja a közeg belső súrlódása vagy viszkozitása, hővezető képessége, a közeg sűrűsége és a hullám terjedési sebessége.

Szétszórva a közegben, a hullám egy napeléri a határt. E határ után egy másik médium kezdődik, amely más részecskékből áll, és amelyben egy másik hangerő. Ezen a határon a hang tükröződik. Ebben az esetben a részecskék ritkasága sűrűsödik és vákuumban kondenzálódik.

Ez a hatás azért következik be, mert az oszcilláció,amely a hullám a médium határához vezet, átmegy más médium részecskéi számára, és egy új hullám forrásává válik. A másodlagos hullám nem csak a második környezetben fog terjedni, hanem abban is, ahonnan eredetileg jött. Ez a visszavert hanghullám.

A közeg határán egy részleges áthaladás történikhangot a második közegbe és a hang részleges felszívódását. A visszavert energia frakciója a médiaméret arányától és az interfész állapotától is függ. Például a levegőben, folyékony felületen vagy szilárd testen át terjedő hanghullám tükröződése szinte teljesen megtörténik. A szilárd hullámokat sugárzó hanghullámok szinte teljesen tükröződnek a levegő határán.

A gondolkodás jelenségével közvetlenül összefüggőegy visszhang előfordulása. Ennek a jelenségnek az a lényege, hogy a hang a forrástól az akadályokig terjed, ami a média határa, és azt tükrözi, visszatér a helyre, ahol a hullám származik.