Sóng âm – Các đặc trưng vật lí và sinh lí của âm

– 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_K

– Âm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len, …, những chất đó được gọi là chất cách âm.

2. Các đặc trưng vật lí của âm (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/m²:

\(I = \frac{{\rm{W}}}{{St}} = \frac{P}{S} = \frac{P}{{4\pi {r^2}}}\) .

– Mức cường độ âm:  \(L = lg\frac{I}{{{I_0}}}\) với I₀ là chuẩn cường độ âm (âm rất nhỏ vừa đủ nghe, thường lấy chuẩn cường độ âm I₀ = 10^-12 W/m² 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 f₁ còn các họa âm có tần số bằng bội số tương ứng với âm cơ bản.

Họa âm bậc 2 có tần số f₂ = 2f₁

Họa âm bậc 3 có tần số f₃ = 3f₁

…

Họa âm bậc n có tần số f_n = nf₁

=> Các họa âm lập thành một cấp số cộng với công sai d = f₁.

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/m².

+  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/m².

+  Miền nghe được: là miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau.