Đặc trưng vật lí của âm

Khoahoc.vn xin gửi tới bạn đọc bài viết Lý thuyết Vật lý 12 Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm để bạn đọc cùng tham khảo. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.

I. Âm. nguồn âm

1. Âm là gì? Nguồn âm

3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm

• Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ trong tai ta dao động, gây ra cảm giác âm gọi là âm nghe được. Chúng có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz.
• Âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz, thì tai người không nghe được và gọi là hạ âm.
• Âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz thì tai người cũng không nghe được và gọi là siêu âm.

4. Sự truyền âm

a) Môi trường truyền âm

b) Tốc độ truyền âm

Sóng âm truyền trong mỗi môi trường với một tốc độ hoàn toàn xác định.

II. Những đặc điểm vật lý của âm

Những âm có một tần số xác định (thường do các nhạc cụ phát ra), gọi là các nhạc âm. Những âm không có một tần số xác định (tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở đường phố, ở chợ... ) thì gọi là các tạp âm.

1. Tần số âm

2. Cường độ âm và mức cường độ âm

a) Cường độ âm

• Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng 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 cường độ âm là oát trên mét vuông (W/m²).

b) Mức cường độ âm

• Để thiết lập một thang bậc về cường độ âm, ta có khái niệm mức cường độ âm.
• Giả sử ta lấy làm chuẩn cường độ I₀ của âm nhỏ mà tai ta vừa đủ nghe được. Mức của cường độ I₀ được lấy là mức 0. Âm có cường độ I = 10.I₀ lấy làm mức 1; âm có cường độ I = 100.I₀ là mức 2, …
• Đại lượng gọi là mức cường độ âm của âm I (so với âm I₀).

Đơn vị của mức cường độ âm là ben, kí hiệu B.

• Âm có mức cường độ 2B sẽ có cường độ là I = 100.I₀ = 10^-10 W/m².
• Công thức tính mức cường độ âm theo đơn vị đêxiben sẽ là:

3. Âm cơ bản và họa âm

• Khi cho một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f₀ thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f₀; 3f₀; 4f₀... có cường độ khác nhau. Âm có tần số f₀ gọi là âm cơ bản hay họa âm thứ nhất. Các âm có tần số 2 f₀; 3 f₀; 4 f₀… gọi là các họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư... Biên độ của các họa âm lớn, nhỏ không như nhau, tùy thuộc vào chính nhạc cụ đó. Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm nói trên.
• Phổ của cùng một âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.
• Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.
• Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.
• Đặc trưng vật lí thứ ba của âm là đồ thị dao động của âm đó.