Lý thuyết Vật lý 12 Bài 10. Đặc trưng vật lí của âm

Lý thuyết Vật lý 12 Bài 10. Đặc điểm vật lý của âm

I âm thanh. Nguồn âm thanh

1. Âm thanh là gì?

Sóng âm là sóng cơ học truyền qua môi trường rắn, lỏng và khí.

Tần số của sóng âm cũng là tần số âm.

2. nguồn âm thanh

Vật dao động phát ra âm là nguồn âm.

Tần số của âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.

3. Âm thanh, sóng hạ âm, siêu âm

Âm thanh làm cho màng nhĩ trong tai chúng ta rung động, gây ra cảm giác về âm thanh được gọi là âm thanh nghe được. Chúng có tần số từ 16 Hz đến 20 000 Hz.

Âm thanh có tần số nhỏ hơn 16 Hz không thể nghe được đối với tai người và được gọi là sóng hạ âm.

Tai người không thể nghe thấy âm thanh có tần số lớn hơn 20.000 Hz và được gọi là siêu âm.

4. Truyền âm thanh.

a) Phương tiện truyền âm

– Âm thanh không truyền được trong chân không.

Âm thanh có thể truyền qua chất rắn, chất lỏng và chất khí.

– Âm thanh khó có thể truyền qua các vật liệu xốp như bông, len,… hay còn gọi là vật cách âm.

b) Tốc độ âm thanh

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

II. Đặc điểm vật lý của âm thanh

Những âm thanh có tần số xác định (thường do nhạc cụ tạo ra), được gọi là âm sắc. Những âm thanh không có tần số xác định (tiếng búa, tiếng sấm, tiếng ồn đường phố, tiếng ồn chợ, v.v.) được gọi là tiếng ồn.

1.̀ tần số âm

Tần số âm thanh là một trong những đặc tính vật lý quan trọng nhất của âm thanh.

2. Cường độ âm và mức cường độ âm

a) Cường độ âm thanh

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo năng lượng do sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng, trong một đơn vị thời gian.

Đơn vị của cường độ âm thanh là watt trên mét (W / m²).

b) Mức cường độ âm thanh

Để xác lập thang đo cường độ âm, chúng ta có khái niệm về mức cường độ âm.

Giả sử chúng ta lấy cường độ I0 của âm thanh nhỏ làm tiêu chuẩn mà tai chúng ta hầu như không thể nghe thấy. Mức cường độ I₀ được lấy là mức 0. Âm thanh có cường độ I = 10 I₀ lấy như cấp độ 1; âm thanh có cường độ I = 100 I₀ là cấp 2…

Số lượng

được gọi là mức cường độ của âm I (so với âm I₀).

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

Âm có độ lớn 2 B sẽ có độ lớn là I = 100 I₀ = 10^-mười W / m².

Công thức tính mức cường độ âm thanh theo đơn vị decibel sẽ là:

3. Âm cơ bản và hài âm

Khi một nhạc cụ phát ra âm thanh có tần số f₀ thì nhạc cụ đó luôn phát ra đồng thời một dãy âm có tần số 2f₀; 3 f₀; 4 f₀… Có cường độ khác nhau. Âm thanh có tần số f₀ được gọi là sóng hài cơ bản hoặc sóng hài bậc nhất. Âm thanh với tần số 2 f₀; 3 f₀; 4 f₀… Được gọi là sóng hài thứ hai, thứ ba, thứ tư… Biên độ của các sóng hài lớn và nhỏ không giống nhau, tùy thuộc vào từng nhạc cụ. Tập hợp các hài âm tạo thành phổ của âm nhạc nói trên.

Phổ của cùng một âm thanh do các nhạc cụ khác nhau tạo ra là hoàn toàn khác nhau.

Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các hài trong một bản nhạc, ta được đồ thị dao động của bản nhạc đó.

Đồ thị dao động của cùng một bản nhạc do các nhạc cụ khác nhau tạo ra là hoàn toàn khác nhau.

Đặc tính vật lý thứ ba của âm thanh là đồ thị dao động của nó.

xem thêm Giải bài tập Vật Lí 12: Bài 10. Đặc điểm vật lí của âm

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 12, Vật lý 12