Дуудуудсан механик чичиргээсонсголын эрхтний мэдэрдэг уян харимхай орчны хэсгүүд (агаар, ус, металл гэх мэт). Дууны мэдрэмж нь 16-20,000 Гц давтамжийн мужид тохиолддог орчны чичиргээнээс үүсдэг. Энэ хязгаараас доогуур давтамжтай дуу авиаг хэт авиа, түүнээс дээш давтамжтай дуу авиаг хэт авиан гэж нэрлэдэг.

Дууны даралт- дууны долгионы тархалтаас болж орчин дахь хувьсах даралт. Дууны даралтын хэмжээг нэгж талбайд ногдох дууны долгионы хүчээр тооцож, метр квадрат тутамд Ньютоноор илэрхийлнэ (1 н/метр квадрат = 10 бар).

Дууны даралтын түвшин- дууны даралтын утгыг тэг түвшинтэй харьцуулсан харьцаа, үүнийг дууны даралтыг n/кв.метрээр авна.

Дууны хурдмеханик чичиргээ тархах орчны физик шинж чанараас хамаарна. Ийнхүү дууны хурд агаарт T=20°С-т 344 м/сек, усанд 1,481 м/сек (Т=21,5°С), модонд 3,320 м/сек, ганд 5000 м/сек байна.

Дууны хүч (эсвэл эрчим)- нэгж талбайгаар нэгж хугацаанд өнгөрөх дууны энергийн хэмжээ; квадрат метр тутамд ваттаар хэмжигддэг (Вт / м2).

Дууны даралт ба дууны эрч хүч нь хоорондоо квадрат харьцаатай байдаг, өөрөөр хэлбэл дууны даралт 2 дахин нэмэгдэх тусам дууны эрч хүч 4 дахин нэмэгддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Дууны түвшин- тухайн дууны хүчийг тэг (стандарт) түвшинтэй харьцуулсан харьцаа, дууны хүчийг децибелээр илэрхийлсэн ватт/м2 гэж авна.

Децибелээр илэрхийлсэн дууны даралтын түвшин ба дууны эрч хүч нь ижил хэмжээтэй байна.

Сонсголын босго- 1000 Гц давтамжтай хүний ​​сонсож чадах хамгийн намуухан дуу чимээ нь n/m2 дууны даралттай тохирч байна.

Дууны хэмжээ- хэвийн сонсголтой хүний ​​өгөгдсөн дуу авианаас үүсэх дууны мэдрэмжийн эрч хүч Дууны хүч ба давтамжаас хамаарч дууны эрчмийн логарифмтай пропорциональ хэлбэлзэж, децибелийн тоогоор илэрхийлэгдэнэ. өгөгдсөн дуу чимээ нь сонсголын босго гэж авсан дууны эрчмээс давсан байна. Дууны чанга байдлын нэгж нь дэвсгэр юм.

Босго өвдөлт - дууны даралт эсвэл дууны эрч хүч, өвдөлтийн мэдрэмж гэж ойлгогддог. Өвдөлтийн босго нь давтамжаас бага зэрэг хамаардаг бөгөөд ойролцоогоор 50 н / м2 дууны даралттай байдаг.

Динамик хүрээ- дууны эзлэхүүний хүрээ буюу хамгийн чанга, нам гүм дууны дууны даралтын түвшний зөрүүг децибелээр илэрхийлнэ.

Дифракци- дууны долгионы шулуун шугаман тархалтаас хазайх.

Хугарал- хурдны зөрүүгээс үүссэн дууны долгионы тархалтын чиглэлийн өөрчлөлт өөр өөр газар нутагарга замууд.

Хөндлөнгийн оролцоо- сансар огторгуйн өгөгдсөн цэгт хэд хэдэн дагуу ирж буй ижил урттай долгионуудыг нэмэх янз бүрийн аргаар, үүний үр дүнд үүссэн долгионы далайц өөр өөр цэгүүдөөр болж хувирах бөгөөд энэ далайцын максимум ба минимумууд бие биентэйгээ ээлжлэн солигддог.

Цохилтууд- давтамжийн хувьд бага зэрэг ялгаатай хоёр дууны чичиргээний хөндлөнгийн оролцоо. Үүссэн хэлбэлзлийн далайц нь интерференцийн хэлбэлзлийн зөрүүтэй тэнцүү давтамжтайгаар үе үе нэмэгдэж эсвэл буурдаг.

Цуурах- хаалттай орон зай дахь "дууны дараа" үлдэгдэл. Энэ нь гадаргуугаас олон удаа тусах, дууны долгионыг нэгэн зэрэг шингээх замаар үүсдэг. Цуурайлт нь дууны эрч хүч 60 дБ-ээр багасдаг хугацааны (секундэд) тодорхойлогддог.

Ая- синусоид дууны чичиргээ. Аяны өндөр нь дууны чичиргээний давтамжаар тодорхойлогддог бөгөөд давтамж нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Үндсэн өнгө- дууны эх үүсвэрийн үүсгэсэн хамгийн бага аялгуу.

Хэт өнгө аяс- дууны эх үүсвэрээс үүсгэсэн үндсэн дуунаас бусад бүх аялгуу. Хэрэв хэт авианы давтамж нь үндсэн аялгууны давтамжаас бүхэл тооны дахин их байвал тэдгээрийг гармоник (гармоник) гэж нэрлэдэг.

Тембр- дууны "өнгө" бөгөөд энэ нь хэт авианы тоо, давтамж, эрч хүчээр тодорхойлогддог.

Хосолсон өнгөнүүд- өсгөгч ба дууны эх үүсвэрийн далайцын шинж чанарын шугаман бус байдлаас үүдэлтэй нэмэлт аялгуу. Систем өөр өөр давтамжтай хоёр ба түүнээс дээш чичиргээнд өртөх үед хосолсон аялгуу гарч ирдэг. Холимог аялгууны давтамж нь үндсэн аялгуу ба тэдгээрийн гармоникуудын давтамжийн нийлбэр ба зөрүүтэй тэнцүү байна.

Интервал- харьцуулж буй хоёр дууны давтамжийн харьцаа. Давтамжаар зэргэлдээ орших хоёр хөгжмийн дуу авианы хоорондох хамгийн бага ялгагдах завсар (хөгжмийн дуу авиа бүр хатуу тодорхой давтамжтай байдаг) хагас ая, 2:1 харьцаатай давтамжийн интервалыг октав гэж нэрлэдэг (хөгжмийн октав нь 12 хагас тонноос бүрдэнэ); 10:1 харьцаатай интервалыг арван жил гэнэ.

2016 оны хоёрдугаар сарын 18

Гэрийн зугаа цэнгэлийн ертөнц нэлээд олон янз байдаг бөгөөд үүнд: сайн гэрийн театрын систем дээр кино үзэх; сэтгэл хөдөлгөм, сэтгэл хөдөлгөм тоглоом тоглох эсвэл хөгжим сонсох. Дүрмээр бол хүн бүр энэ талбарт өөр өөрийн гэсэн зүйлийг олдог, эсвэл бүгдийг нэг дор нэгтгэдэг. Гэхдээ хүний ​​амралт чөлөөт цагаа зохион байгуулах зорилго, ямар ч туйлшралаас үл хамааран эдгээр бүх холбоосууд нь "дуу чимээ" гэсэн энгийн бөгөөд ойлгомжтой үгээр нягт холбоотой байдаг. Үнэн хэрэгтээ, дээр дурдсан бүх тохиолдолд бид гараараа дуугаар хөтлөх болно. Гэхдээ энэ асуулт нь тийм ч энгийн бөгөөд өчүүхэн биш юм, ялангуяа өрөөнд эсвэл бусад нөхцөлд өндөр чанартай дуу авиа гаргах хүсэл байгаа тохиолдолд. Үүнийг хийхийн тулд өндөр үнэтэй hi-fi эсвэл өндөр чанартай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг худалдаж авах шаардлагагүй (хэдийгээр энэ нь маш ашигтай байх болно), гэхдээ физик онолын талаар сайн мэдлэгтэй байх нь хангалттай бөгөөд энэ нь хэн бүхэнд тохиолддог ихэнх асуудлыг арилгах боломжтой юм. хэн өндөр чанартай дуу хоолой авахаар зорьж байна.

Дараа нь дуу авиа ба акустикийн онолыг физикийн үүднээс авч үзэх болно. IN энэ тохиолдолдБи үүнийг физик хууль, томъёог мэддэггүй ч төгс акустик системийг бий болгох мөрөөдлөө биелүүлэхийг чин сэтгэлээсээ мөрөөддөг аливаа хүнд ойлгомжтой байлгахыг хичээх болно. Гэртээ (жишээлбэл, машинд) энэ чиглэлээр сайн үр дүнд хүрэхийн тулд та эдгээр онолыг сайтар мэдэх хэрэгтэй гэж би хэлэхгүй байна, гэхдээ үндсийг нь ойлгох нь олон тэнэг, утгагүй алдаанаас зайлсхийх боломжийг олгоно. , мөн танд хүрэх боломжийг олгоно хамгийн их нөлөөямар ч түвшний системийн дуу чимээ.

Дууны болон хөгжмийн нэр томъёоны ерөнхий онол

Энэ юу вэ дуу чимээ? Энэ бол сонсголын эрхтэнд мэдрэгддэг мэдрэмж юм "чих"(Үзэгдэл нь өөрөө "чих"-ийн оролцоогүйгээр явагддаг, гэхдээ үүнийг ойлгоход илүү хялбар байдаг), чихний бүрхэвч нь дууны долгионоор өдөөгдсөн үед тохиолддог. Энэ тохиолдолд чих нь янз бүрийн давтамжийн дууны долгионы "хүлээн авагч" үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дууны долгионҮндсэндээ орчин (ихэнхдээ агаар)-ийн нягтрал, ховордлын дараалсан цуврал юм хэвийн нөхцөл) өөр өөр давтамжтай. Дууны долгионы мөн чанар нь хэлбэлзэлтэй байдаг бөгөөд аливаа биеийн чичиргээнээс үүсдэг. Сонгодог дууны долгион үүсэх, тархах нь хийн, шингэн, хатуу гэсэн гурван уян орчинд боломжтой. Эдгээр төрлийн орон зайн аль нэгэнд дууны долгион үүсэхэд тухайн орчинд зарим өөрчлөлтүүд зайлшгүй гардаг, жишээлбэл, агаарын нягтрал эсвэл даралтын өөрчлөлт, агаарын массын хэсгүүдийн хөдөлгөөн гэх мэт.

Учир нь дууны долгионхэлбэлзлийн шинж чанартай бол давтамж гэх мэт шинж чанартай байдаг. Давтамжгерцээр хэмжигддэг (Германы физикч Генрих Рудольф Герцийн нэрэмжит) бөгөөд нэг секундтэй тэнцэх хугацааны хэлбэлзлийн тоог илэрхийлдэг. Тэдгээр. жишээ нь, 20 Гц давтамж нь нэг секундэд 20 хэлбэлзэлтэй мөчлөгийг илэрхийлдэг. Түүний өндрийн субъектив ойлголт нь дууны давтамжаас хамаарна. Секундэд илүү их дууны чичиргээ гарах тусам дуу нь "өндөр" гарч ирдэг. Дууны долгион нь бас нэг чухал шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь долгионы урт гэсэн нэртэй байдаг. Долгионы уртТодорхой давтамжийн дуу чимээ нэг секундтэй тэнцэх хугацаанд явах зайг авч үзэх нь заншилтай байдаг. Тухайлбал, 20 Гц давтамжтай хүний ​​сонсогдох хамгийн бага дууны долгионы долгионы урт 16,5 метр, 20,000 Гц-ийн хамгийн өндөр дууны долгионы урт 1,7 сантиметр байна.

Хүний чих нь зөвхөн хязгаарлагдмал хүрээнд, ойролцоогоор 20 Гц - 20,000 Гц долгионыг мэдрэх чадвартай байхаар бүтээгдсэн (онцлогоос хамааран). тодорхой хүн, зарим нь арай илүү, зарим нь бага сонсох боломжтой). Тиймээс энэ нь эдгээр давтамжийн доор эсвэл түүнээс дээш дуу чимээ байдаггүй гэсэн үг биш бөгөөд тэдгээр нь сонсогдох хүрээнээс давж, хүний ​​чихэнд мэдрэгддэггүй. Дуу чимээний хязгаараас дээш гарах дууг дуудна хэт авиан, сонсогдох хүрээнээс доогуур дууг дуудна хэт авиа. Зарим амьтад хэт болон инфра дуу чимээг мэдрэх чадвартай байдаг бол зарим нь бүр орон зайд (сарьсан багваахай, далайн гахай) чиглүүлэхийн тулд энэ хүрээг ашигладаг. Хэрэв дуу чимээ нь хүний ​​сонсголын эрхтэнтэй шууд харьцдаггүй орчинд дамждаг бол ийм дуу чимээ сонсогдохгүй эсвэл дараа нь ихээхэн суларч болно.

Дууны хөгжмийн нэр томъёонд октав, өнгө аяс, дууны өнгө зэрэг чухал тэмдэглэгээнүүд байдаг. Октавгэдэг нь дууны хоорондох давтамжийн харьцаа 1-ээс 2 байх интервалыг хэлнэ. Октава нь ихэвчлэн чихээр маш тод ялгагддаг бол энэ интервал доторх дуунууд хоорондоо маш төстэй байж болно. Октавыг мөн адил хугацаанд өөр дуунаас 2 дахин их чичирдэг авиа гэж нэрлэж болно. Жишээлбэл, 800 Гц давтамж нь 400 Гц-ийн өндөр октаваас өөр зүйл биш бөгөөд 400 Гц давтамж нь 200 Гц давтамжтай дараагийн октав юм. Октава нь эргээд өнгө аяс, өнгө аясаас бүрдэнэ. Ижил давтамжтай гармоник дууны долгион дахь хувьсах чичиргээг хүний ​​чихэнд дараах байдлаар хүлээн авдаг. хөгжмийн аялгуу. Өндөр давтамжийн чичиргээг өндөр дуу чимээ, харин бага давтамжийн чичиргээг намуухан дуу чимээ гэж тайлбарлаж болно. Хүний чих нь нэг тоннын зөрүүтэй (4000 Гц хүртэл) дуу авиаг тодорхой ялгах чадвартай. Гэсэн хэдий ч хөгжим нь маш цөөн тооны аялгуу ашигладаг. Үүнийг гармоник консонансын зарчмын үүднээс тайлбарлаж байгаа бөгөөд бүх зүйл октавын зарчим дээр суурилдаг.

Хөгжмийн аялгууны онолыг тодорхой аргаар сунгасан утсыг жишээ болгон авч үзье. Хүчдэлийн хүчнээс хамааран ийм утсыг тодорхой давтамжтайгаар "тохируулах" болно. Энэ утсыг чичиргээнд хүргэдэг тодорхой нэг хүчээр ямар нэгэн зүйлд өртөх үед дууны тодорхой нэг ая тууштай ажиглагдах бөгөөд бид хүссэн тааруулах давтамжийг сонсох болно. Энэ дууг үндсэн аялгуу гэж нэрлэдэг. Нэгдүгээр октавын "А" нотын давтамж нь 440 Гц-тэй тэнцэхүйц хөгжмийн талбар дахь үндсэн аялгуу гэж албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Гэсэн хэдий ч ихэнх хөгжмийн зэмсгүүд хэзээ ч цэвэр үндсэн аялгууг дангаар нь бүтээдэггүй, тэд зайлшгүй дагалддаг. өнгө аяс. Энд хөгжмийн акустикийн чухал тодорхойлолт болох дууны тембрийн тухай ойлголтыг эргэн санах нь зүйтэй. Тембр- энэ нь хөгжмийн зэмсэг, дуу хоолойд дуу чимээний өвөрмөц, танигдахуйц өвөрмөц байдлыг өгдөг хөгжмийн дуу авианы онцлог бөгөөд тэр ч байтугай ижил түвшний дуу авиаг харьцуулж үздэг. Хөгжмийн зэмсэг бүрийн тембр нь дуу гарч ирэх үед дууны энергийн өнгө аяс хоорондын хуваарилалтаас хамаарна.

Overtones нь үндсэн аялгууны тодорхой өнгийг бүрдүүлдэг бөгөөд үүгээрээ бид тодорхой хөгжмийн зэмсгийг хялбархан таньж, танихаас гадна түүний дууг өөр хэрэглүүрээс тодорхой ялгаж чаддаг. Гармоник ба гармоник бус гэсэн хоёр төрлийн өнгө байдаг. Гармоник өнгө аястодорхойлолтоор бол үндсэн давтамжийн үржвэр юм. Эсрэгээр, хэрэв өнгө аяс нь олон биш бөгөөд утгуудаас мэдэгдэхүйц хазайж байвал тэдгээрийг нэрлэдэг. гармоник бус. Хөгжимд олон өнгө аястай ажиллахыг бараг үгүйсгэдэг тул энэ нэр томъёо нь гармоник гэсэн утгатай "overtone" гэсэн ойлголт болж буурсан. Төгөлдөр хуур гэх мэт зарим хөгжмийн зэмсгийн хувьд үндсэн аялгуу бүр бүрэлдэж амждаггүй, богино хугацаанд хэт авианы дууны энерги нэмэгдэж, улмаар хурдацтай буурдаг. Олон хэрэгсэл нь "шилжилтийн аялгуу" гэж нэрлэгддэг эффектийг бий болгодог бөгөөд энэ нь тодорхой хэт авианы энерги нь тодорхой хугацааны туршид, ихэвчлэн хамгийн эхэнд хамгийн их байдаг боловч дараа нь огцом өөрчлөгдөж, бусад өнгө аяс руу шилждэг. Багаж тус бүрийн давтамжийн хүрээг тусад нь авч үзэж болох бөгөөд ихэвчлэн тухайн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэх боломжтой үндсэн давтамжаар хязгаарлагддаг.

Дууны онолд ДУГУЙ гэх ойлголт бас байдаг. Дуу чимээ- энэ нь өөр хоорондоо зөрчилдсөн эх сурвалжуудын хослолоор үүссэн аливаа дуу авиа юм. Салхинд найгах модны навчис гэх мэт чимээг бүгд мэддэг.

Дууны хэмжээг юу тодорхойлдог вэ?Мэдээжийн хэрэг, ийм үзэгдэл нь дууны долгионы дамжуулсан энергийн хэмжээнээс шууд хамаардаг. Чанга чанарын тоон үзүүлэлтийг тодорхойлохын тулд дууны эрч хүч гэсэн ойлголт байдаг. Дууны эрч хүчЭнэ нь цаг хугацааны нэгжид (жишээлбэл, секундэд) орон зайн зарим хэсгийг (жишээлбэл, см2) дамжин өнгөрөх энергийн урсгал гэж тодорхойлогддог. Хэвийн ярианы үед эрчим нь ойролцоогоор 9 эсвэл 10 Вт / см2 байна. Хүний чих нь янз бүрийн мэдрэмжийн хүрээнд дуу авиаг мэдрэх чадвартай байдаг бол давтамжийн мэдрэмж нь дууны спектрийн хүрээнд нэг төрлийн бус байдаг. Ингэснээр хүний ​​яриаг хамгийн өргөн хамардаг 1000 Гц - 4000 Гц давтамжийн хүрээ хамгийн сайн мэдрэгддэг.

Дуу чимээ нь эрчим хүчний хувьд маш их ялгаатай байдаг тул үүнийг логарифмын хэмжигдэхүүн гэж үзэж, децибелээр хэмжих нь илүү тохиромжтой байдаг (Шотландын эрдэмтэн Александр Грэм Беллийн дараа). Хүний чихний сонсголын мэдрэмжийн доод босго нь 0 дБ, дээд нь 120 дБ, үүнийг мөн "" гэж нэрлэдэг. өвдөлтийн босго"Мэдрэмжийн дээд хязгаар нь хүний ​​чихэнд адилхан мэдрэгддэггүй, гэхдээ тодорхой давтамжаас хамаардаг. Өвдөлтийн босго үүсгэхийн тулд бага давтамжийн дуу чимээ нь өндөр дуу чимээнээс хамаагүй илүү хүчтэй байх ёстой. Жишээлбэл, өвдөлтийн босго 31.5 Гц-ийн бага давтамж нь дууны хүч 135 дБ түвшинд тохиолддог бол 2000 Гц давтамжтай үед өвдөлт мэдрэмж аль хэдийн 112 дБ-д гарч ирдэг. Дууны даралтын тухай ойлголт бас байдаг бөгөөд энэ нь ердийн тайлбарыг өргөжүүлдэг. агаарт дууны долгионы тархалт. Дууны даралт- энэ нь уян харимхай орчинд дууны долгион дамжин өнгөрсний үр дүнд үүсдэг хувьсах илүүдэл даралт юм.

Дууны долгионы шинж чанар

Дууны долгион үүсгэх системийг илүү сайн ойлгохын тулд агаараар дүүргэсэн хоолойд байрладаг сонгодог чанга яригчийг төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв чанга яригч урагшаа огцом хөдөлгөөн хийвэл диффузорын ойролцоох агаар түр зуур шахагдана. Дараа нь агаар өргөжиж, улмаар шахсан агаарын бүсийг хоолойн дагуу түлхэнэ.
Энэ долгионы хөдөлгөөн дараа нь сонсголын эрхтэнд хүрч "өдөөх" үед дуу чимээтэй болно. чихний бүрхэвч. Хийн дотор дууны долгион үүсэхэд илүүдэл даралт, илүүдэл нягт үүсч, бөөмс тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг. Дууны долгионы тухайд бодис нь дууны долгионтой хамт хөдөлдөггүй, харин зөвхөн агаарын массын түр зуурын эвдрэл үүсдэг гэдгийг санах нь чухал юм.

Хэрэв бид пүршний чөлөөт орон зайд дүүжлэгдсэн поршенийг "нааш цааш" давтан хөдөлгөөн хийж байна гэж төсөөлвөл ийм хэлбэлзлийг гармоник эсвэл синусоид гэж нэрлэнэ (хэрэв бид долгионыг графикаар төсөөлвөл энэ тохиолдолд бид цэвэр утгыг авах болно. синусоид нь олон удаа буурч, өсөлттэй байдаг). Хэрэв бид хоолойд чанга яригчийг (дээр дурдсан жишээн дээр дурдсан шиг) гармоник хэлбэлзэл хийж байна гэж төсөөлвөл чанга яригч "урагш" хөдөлж байх үед агаарын шахалтын сайн үр нөлөө гарч ирдэг бөгөөд чанга яригч "ухрах" үед "урагш" хөдөлдөг. ховордохын эсрэг нөлөө үүсдэг. Энэ тохиолдолд ээлжлэн шахах, ховордох долгион хоолойгоор дамжин тархах болно. Зэргэлдээх максимум эсвэл минимум (үе шат) хоорондох хоолойн дагуух зайг дуудах болно долгионы урт. Хэрэв бөөмс нь долгионы тархалтын чиглэлд параллель хэлбэлздэг бол долгион гэж нэрлэгддэг. уртааш. Хэрэв тэдгээр нь тархалтын чиглэлд перпендикуляр хэлбэлздэг бол долгион гэж нэрлэгддэг хөндлөн. Дүрмээр бол хий болон шингэн дэх дууны долгион нь уртааш хэлбэртэй байдаг боловч хатуу биетэд хоёр төрлийн долгион үүсч болно. Хатуу биет дэх хөндлөн долгион нь хэлбэр өөрчлөгдөх эсэргүүцлийн улмаас үүсдэг. Эдгээр хоёр төрлийн долгионы гол ялгаа нь хөндлөн долгион нь туйлшрах шинж чанартай байдаг (тодорхой хавтгайд хэлбэлзэл үүсдэг), тууш долгион нь тийм биш юм.

Дууны хурд

Дууны хурд нь түүний тархаж буй орчны шинж чанараас шууд хамаардаг. Энэ нь материалын уян чанар ба нягтрал гэсэн хоёр шинж чанараар тодорхойлогддог (хамааралтай). Хатуу биет дэх дууны хурд нь материалын төрөл, түүний шинж чанараас шууд хамаардаг. Хийн орчин дахь хурд нь зөвхөн нэг төрлийн хэв гажилтаас хамаардаг: шахалт-ховоржилт. Дууны долгион дахь даралтын өөрчлөлт нь хүрээлэн буй хэсгүүдтэй дулаан солилцоогүйгээр явагддаг бөгөөд үүнийг адиабат гэж нэрлэдэг.
Хийн доторх дууны хурд нь гол төлөв температураас хамаардаг - температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, температур буурах тусам буурдаг. Мөн хийн орчин дахь дууны хурд нь хийн молекулуудын хэмжээ, массаас хамаардаг - бөөмсийн масс, хэмжээ бага байх тусам долгионы "дамжуулагч" нь их байх ба үүний дагуу хурд нь их байх болно.

Шингэн болон хатуу орчинд дууны тархалтын зарчим ба хурд нь долгион агаарт хэрхэн тархдагтай төстэй: шахалт-цэвэрлэх замаар. Гэхдээ эдгээр орчинд температураас ижил хамааралтай байхаас гадна орчны нягтрал, түүний найрлага/бүтэц нь маш чухал юм. Бодисын нягтрал бага байх тусам дууны хурд ихсэх ба эсрэгээр. Орчны найрлагаас хамаарах хамаарал нь илүү төвөгтэй бөгөөд молекул/атомын байршил, харилцан үйлчлэлийг харгалзан тодорхой тохиолдол бүрт тодорхойлогддог.

Агаар дахь дууны хурд t, ° C 20: 343 м/с
Нэрмэл усан дахь дууны хурд t, ° C 20: 1481 м/с
Ган дахь дууны хурд t, ° C 20: 5000 м/с

Байнгын долгион ба хөндлөнгийн оролцоо

Чанга яригч нь хязгаарлагдмал орон зайд дууны долгион үүсгэх үед хил хязгаараас туссан долгионы нөлөө зайлшгүй гардаг. Үүний үр дүнд энэ нь ихэвчлэн тохиолддог хөндлөнгийн нөлөө- хоёр ба түүнээс дээш дууны долгион давхцах үед. Онцгой тохиолдлуудИнтерференцийн үзэгдэл нь: 1) Цохих долгион эсвэл 2) Байнгын долгион үүсэх явдал юм. Долгионы цохилт- энэ нь ижил давтамж, далайцтай долгион нэмэгдэхэд тохиолддог. Цохилт үүсэх дүр зураг: ижил төстэй давтамжтай хоёр долгион давхцах үед. Хэзээ нэгэн цагт, ийм давхцалтай үед далайцын оргилууд нь "үе шатанд" давхцаж, бууралт нь "эсрэг үе" дээр давхцаж болно. Дууны цохилтыг ингэж тодорхойлдог. Тогтвортой долгионоос ялгаатай нь оргил үеүүдийн давхцал нь байнга тохиолддоггүй, харин тодорхой хугацааны интервалд байдаг гэдгийг санах нь чухал юм. Чихний хувьд энэ цохилтын хэв маяг нь нэлээд тодорхой ялгардаг бөгөөд үе үе нэмэгдэж, багасах хэлбэрээр сонсогддог. Энэ нөлөөг бий болгох механизм нь маш энгийн: оргилууд нь давхцах үед эзэлхүүн нэмэгдэж, хөндийнүүд давхцах үед эзэлхүүн нь буурдаг.

Байнгын долгионижил далайц, фаз, давтамжтай хоёр долгионы давхцсан тохиолдолд ийм долгион "уулзах" үед нэг нь шулуун, нөгөө нь шулуун шугамаар хөдөлдөг үед үүсдэг. урвуу чиглэл. Сансар огторгуйн бүсэд (байнгын долгион үүссэн) хоёр давтамжийн далайцын суперпозиция зураг гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ээлжлэн максимум (антинод гэж нэрлэгддэг) ба минимум (зангилаа гэж нэрлэгддэг) байдаг. Энэ үзэгдэл тохиолдоход тусгалын газар дахь долгионы давтамж, үе шат, сулралтын коэффициент нь маш чухал юм. Аяллын долгионоос ялгаатай нь энэ долгионыг үүсгэгч урагш болон хойшхи долгион нь энергийг урагш болон эсрэг чиглэлд тэнцүү хэмжээгээр дамжуулдаг тул байнгын долгионд энерги дамжуулалт байдаггүй. Байнгын долгион үүсэхийг тодорхой ойлгохын тулд гэрийн акустикийн жишээг төсөөлөөд үз дээ. Зарим хязгаарлагдмал орон зайд (өрөө) шалан дээр зогсох чанга яригч системтэй гэж бодъё. Тэдэнтэй хамт дуу тоглуулах их хэмжээнийбасс, өрөөнд байгаа сонсогчийн байршлыг өөрчлөхийг оролдъё. Тиймээс, байнгын долгионы хамгийн бага (хасах) бүсэд байгаа сонсогч нь басс маш бага байх нөлөөг мэдрэх бөгөөд хэрэв сонсогч өөрийгөө давтамжийн максимум (нэмэлт) бүсэд орвол эсрэгээрээ. басс бүсийн мэдэгдэхүйц өсөлтийн үр нөлөөг олж авсан. Энэ тохиолдолд үр нөлөө нь үндсэн давтамжийн бүх октавт ажиглагддаг. Жишээлбэл, үндсэн давтамж нь 440 Гц бол "нэмэх" эсвэл "хасах" үзэгдэл 880 Гц, 1760 Гц, 3520 Гц гэх мэт давтамжид ажиглагдах болно.

Резонансын үзэгдэл

Ихэнх хатуу биетүүд байгалийн резонансын давтамжтай байдаг. Зөвхөн нэг төгсгөлд нээгддэг ердийн хоолойн жишээг ашиглан энэ нөлөөг ойлгоход хялбар байдаг. Нэг тогтмол давтамжийг тоглуулж болох хоолойн нөгөө үзүүрт чанга яригч холбогдсон байгаа нөхцөл байдлыг төсөөлөөд үз дээ. Тиймээс хоолой нь өөрийн гэсэн резонансын давтамжтай байдаг, энгийнээр хэлбэл, энэ нь хоолой нь "резонанс" эсвэл өөрийн дуу чимээ гаргадаг давтамж юм. Хэрэв чанга яригчийн давтамж (тохируулгын үр дүнд) хоолойн резонансын давтамжтай давхцаж байвал дууны хэмжээг хэд хэдэн удаа нэмэгдүүлэх нөлөө гарна. Энэ нь чанга яригч нь ижил "резонанс давтамж" олдох хүртэл хоолой дахь агаарын баганын чичиргээг ихээхэн далайцтайгаар өдөөдөг тул нэмэлт нөлөө гарч ирдэг. Үүний үр дүнд үүссэн үзэгдлийг дараах байдлаар тодорхойлж болно: энэ жишээн дээрх хоолой нь тодорхой давтамжтайгаар чанга яригчийг "туслуулж", тэдний хүчин чармайлт нэмэгдэж, "үр дүнд нь" сонсогдохуйц чанга эффект үүсгэдэг. Хөгжмийн зэмсгийн жишээг ашиглан ихэнх хөгжмийн зэмсгүүдийн загвар нь резонатор гэж нэрлэгддэг элементүүдийг агуулдаг тул энэ үзэгдлийг хялбархан харж болно. Тодорхой давтамж эсвэл хөгжмийн аялгууг нэмэгдүүлэхийн тулд юу үйлчилдэгийг таахад хэцүү биш юм. Жишээ нь: Эзлэхүүнтэй хосолсон нүх хэлбэрийн резонатор бүхий гитарын бие; Лимбэ хоолойн дизайн (болон ерөнхийдөө бүх хоолой); Бөмбөрийн биений цилиндр хэлбэр нь өөрөө тодорхой давтамжийн резонатор юм.

Дууны давтамжийн спектр ба давтамжийн хариу урвал

Практикт ижил давтамжтай долгион бараг байдаггүй тул дууны хүрээний бүх дууны спектрийг хэт авиа эсвэл гармоник болгон задлах шаардлагатай болдог. Эдгээр зорилгын үүднээс дууны чичиргээний харьцангуй энерги давтамжаас хамаарах хамаарлыг харуулсан графикууд байдаг. Энэ графикийг дууны давтамжийн спектрийн график гэж нэрлэдэг. Дууны давтамжийн спектрДискрет ба тасралтгүй гэсэн хоёр төрөл байдаг. Дискрет спектрийн график нь хоосон зайгаар тусгаарлагдсан давтамжуудыг харуулдаг. Тасралтгүй спектрийн хувьд бүх зүйл нэг дор байдаг аудио давтамжууд.
Хөгжим эсвэл акустикийн хувьд ердийн графикийг ихэвчлэн ашигладаг Далайц-давтамжийн шинж чанар("AFC" гэж товчилсон). Энэ график нь бүх давтамжийн спектрийн (20 Гц - 20 кГц) давтамжаас дууны чичиргээний далайцын хамаарлыг харуулж байна. Ийм графикийг харахад жишээлбэл, тодорхой чанга яригч эсвэл акустик системийн давуу болон сул талууд, эрчим хүчний гаралтын хамгийн хүчтэй хэсэг, давтамжийн бууралт, өсөлт, сулрал, түүнчлэн эгц байдлыг хянахад хялбар байдаг. уналтын тухай.

Дууны долгион, фаз ба антифазын тархалт

Дууны долгион тархах үйл явц нь эх үүсвэрээс бүх чиглэлд явагддаг. Хамгийн энгийн жишээЭнэ үзэгдлийг ойлгохын тулд: усанд хаясан хайрга.
Чулуу унасан газраас долгионууд усны гадаргуу дээгүүр бүх чиглэлд тархаж эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч чанга яригчийг тодорхой хэмжээний чанга яригч ашиглаж байгаа нөхцөл байдлыг төсөөлөөд үз дээ, жишээлбэл өсгөгчтэй холбогдож, ямар нэгэн хөгжмийн дохиог тоглуулдаг хаалттай хайрцаг. Чанга яригч нь "урагш" хурдан хөдөлгөөн хийж, дараа нь "буцаж" хурдтай хөдөлгөөн хийдэг болохыг анзаарахад хялбар байдаг (ялангуяа бага давтамжийн хүчтэй дохио, жишээ нь басс бөмбөр гэх мэт). Ойлгомжтой үлдсэн зүйл бол чанга яригч урагшлах үед бидний дараа сонсох дууны долгион ялгаруулдаг. Гэхдээ чанга яригч арагшаа хөдөлвөл юу болох вэ? Хачирхалтай нь, ижил зүйл тохиолддог, чанга яригч ижил дуу чимээ гаргадаг, зөвхөн бидний жишээн дээр энэ нь хайрцагны хэмжээнээс хэтрээгүй (хайрцаг хаалттай) бүхэлдээ тархдаг. Ерөнхийдөө дээрх жишээн дээр маш олон сонирхолтой физик үзэгдлүүдийг ажиглаж болох бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь фазын тухай ойлголт юм.

Чангаанд байгаа чанга яригч сонсогч руу чиглэсэн дууны долгион нь "үе шатанд" байдаг. Хайрцагны эзэлхүүн рүү орох урвуу долгион нь антифаз болно. Эдгээр ойлголтууд юу гэсэн үг болохыг ойлгоход л үлдэж байна уу? Дохионы үе шат– энэ нь сансар огторгуйн аль нэг цэг дэх одоогийн агшин дахь дууны даралтын түвшин юм. Үе шатыг ойлгох хамгийн хялбар арга бол ердийн шалан дээр байрладаг стерео хос гэрийн чанга яригч системээр хөгжмийн материалыг хуулбарлах жишээ юм. Ийм хоёр шалны чанга яригчийг тодорхой өрөөнд суулгаж, тоглодог гэж төсөөлөөд үз дээ. Энэ тохиолдолд акустик систем хоёулаа хувьсах дууны даралтын синхрон дохиог үүсгэдэг бөгөөд нэг чанга яригчийн дууны даралтыг нөгөө чанга яригчийн дууны даралт дээр нэмдэг. Үүнтэй төстэй нөлөө нь зүүн ба баруун чанга яригчаас дохионы хуулбарлах синхрончлолын улмаас үүсдэг, өөрөөр хэлбэл зүүн ба баруун чанга яригчаас ялгарах долгионы оргил ба тэвш нь давхцдаг.

Одоо дууны даралт ижилхэн өөрчлөгдсөөр байна (өөрчлөгдөөгүй), гэхдээ одоо л тэд бие биенийхээ эсрэг байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв та хоёр чанга яригч системийг урвуу туйлшралтай холбосон бол энэ нь тохиолдож болно ("+" кабель өсгөгчөөс чанга яригч системийн "-" терминал руу, "-" кабель өсгөгчөөс "+" терминал хүртэл. чанга яригч систем). Энэ тохиолдолд эсрэг дохио нь даралтын зөрүүг үүсгэх бөгөөд үүнийг дараах тоогоор илэрхийлж болно: зүүн чанга яригч нь "1 Па" даралтыг бий болгоно, баруун чанга яригч нь "хасах 1 Па" даралтыг бий болгоно. Үүний үр дүнд сонсогчийн байршил дахь нийт дууны хэмжээ тэг болно. Энэ үзэгдлийг antiphase гэж нэрлэдэг. Ойлгохын тулд жишээг илүү нарийвчлан авч үзвэл "үе шатанд" тоглодог хоёр чанга яригч нь агаар нягтруулах, ховордох ижил хэсгүүдийг бий болгож, улмаар бие биедээ тусалдаг болохыг харуулж байна. Идеалжуулсан антифазын хувьд нэг чанга яригчийн үүсгэсэн шахсан агаарын орон зайн талбайг хоёр дахь чанга яригчийн бий болгосон ховор агаарын орон зай дагалдуулна. Энэ нь долгионыг харилцан синхрон цуцлах үзэгдэл шиг харагдаж байна. Үнэн бол бодит байдал дээр дууны хэмжээ тэг хүртэл буурдаггүй бөгөөд бид маш их гажсан, суларсан дууг сонсох болно.

Энэ үзэгдлийг тайлбарлах хамгийн хүртээмжтэй арга бол дараах байдалтай байна: ижил хэлбэлзэлтэй (давтамж) хоёр дохио, гэхдээ цаг хугацааны хувьд шилжсэн. Үүнийг харгалзан эдгээр шилжилтийн үзэгдлийг энгийн дугуй цагийн жишээн дээр төсөөлөх нь илүү тохиромжтой юм. Ханан дээр хэд хэдэн ижил дугуй цаг өлгөөтэй байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Энэ цагны хоёр дахь гар нь нэг цаг дээр 30 секунд, нөгөө дээр 30 секунд синхроноор ажиллах үед энэ нь үе шатанд байгаа дохионы жишээ юм. Хэрэв хоёр дахь гар нь ээлжлэн хөдөлж байгаа боловч хурд нь ижил хэвээр байгаа бол жишээлбэл, нэг цаг дээр 30 секунд, нөгөө дээр 24 секунд байвал энэ нь фазын шилжилтийн сонгодог жишээ юм. Үүнтэй адилаар фазыг виртуал тойрог дотор градусаар хэмждэг. Энэ тохиолдолд дохиог бие биенээсээ 180 градусаар (хагас үе) шилжүүлэх үед сонгодог антифазыг олж авна. Практикт ихэвчлэн бага зэргийн фазын шилжилтүүд тохиолддог бөгөөд үүнийг градусаар тодорхойлж, амжилттай арилгаж болно.

Долгион нь хавтгай ба бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Хавтгай долгионы фронт нь зөвхөн нэг чиглэлд тархдаг бөгөөд практикт ховор тохиолддог. Бөмбөрцөг долгионы фронт нь нэг цэгээс үүссэн, бүх чиглэлд тархдаг энгийн долгион юм. Дууны долгион нь шинж чанартай байдаг дифракц, өөрөөр хэлбэл саад бэрхшээл, объектыг тойрон гарах чадвар. Гулзайлтын зэрэг нь дууны долгионы уртыг саад эсвэл нүхний хэмжээтэй харьцуулсан харьцаанаас хамаарна. Дифракци нь дууны замд ямар нэгэн саад тотгор тохиолдоход бас тохиолддог. Энэ тохиолдолд хоёр хувилбар байж болно: 1) Хэрэв саадын хэмжээ нь долгионы уртаас хамаагүй том бол дууг тусгах буюу шингээх (материалын шингээлтийн зэрэг, саадын зузаан гэх мэт). ), саадын ард "акустик сүүдэр" бүс үүсдэг. 2) Хэрэв саадын хэмжээ нь долгионы урттай харьцуулах боломжтой эсвэл түүнээс бага байвал дуу чимээ бүх чиглэлд тодорхой хэмжээгээр хуваагддаг. Хэрэв дууны долгион нэг орчинд хөдөлж байх үед өөр орчинтой (жишээ нь агаарын орчинхатуу орчинтой), дараа нь гурван хувилбар тохиолдож болно: 1) долгион нь интерфэйсээс тусах болно 2) долгион чиглэлээ өөрчлөхгүйгээр өөр орчинд шилжиж болно 3) долгион нь чиглэлээ өөрчилснөөр өөр орчин руу шилжиж болно. хил хязгаар, үүнийг "долгионы хугарал" гэж нэрлэдэг.

Дууны долгионы илүүдэл даралтыг хэлбэлзлийн эзэлхүүний хурдтай харьцуулсан харьцааг долгионы эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг. Ярьж байна энгийн үгээр, орчны долгионы эсэргүүцэлдууны долгионыг шингээх эсвэл "эсэргүүцэх" чадвар гэж нэрлэж болно. Тусгал ба дамжуулах коэффициент нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн долгионы эсэргүүцлийн харьцаанаас шууд хамаардаг. Хийн орчинд долгионы эсэргүүцэл нь ус эсвэл хатуу бодисоос хамаагүй бага байдаг. Иймд агаарт байгаа дууны долгион хатуу биет юм уу гүний усны гадаргад тусвал дуу нь гадаргуугаас тусах юм уу их хэмжээгээр шингэдэг. Энэ нь хүссэн дууны долгион унах гадаргуугийн зузаанаас (ус эсвэл хатуу) хамаарна. Хатуу эсвэл шингэн орчны зузаан бага байх үед дууны долгион бараг бүрэн "дамждаг" ба эсрэгээр, орчны зузаан их байвал долгион илүү тусдаг. Дууны долгионы тусгалын хувьд энэ үйл явц нь сайн мэддэг физик хуулийн дагуу явагддаг: "Ихрэх өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү". Энэ тохиолдолд бага нягтралтай орчны долгион нь өндөр нягтралтай орчны заагийг мөргөхөд ийм үзэгдэл үүснэ. хугарал. Энэ нь саад тотгортой тулгарсны дараа дууны долгионы гулзайлтын (хугарахаас) бүрдэх бөгөөд хурдны өөрчлөлтийг заавал дагаж мөрдөх ёстой. Мөн хугарал нь тусгал үүсэх орчны температураас хамаарна.

Дууны долгионы орон зайд тархах явцад тэдгээрийн эрч хүч зайлшгүй буурч, долгион суларч, дуу чимээ суларч байна гэж хэлж болно. Практикт үүнтэй төстэй үр дагавартай тулгарах нь маш энгийн зүйл юм: жишээлбэл, хоёр хүн ойрын зайд (нэг метр ба түүнээс дээш) талбайд зогсож, бие биедээ ямар нэгэн зүйл хэлж эхэлбэл. Хэрэв та дараа нь хүмүүсийн хоорондын зайг нэмэгдүүлбэл (хэрэв тэд бие биенээсээ холдож эхэлбэл) ижил түвшний ярианы хэмжээ улам бүр бага сонсогдох болно. Энэ жишээ нь дууны долгионы эрч хүч буурах үзэгдлийг тодорхой харуулж байна. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Үүний шалтгаан нь дулааны солилцоо, молекулын харилцан үйлчлэл, дууны долгионы дотоод үрэлтийн янз бүрийн үйл явц юм. Практикт ихэвчлэн дууны энергийг дулааны энерги болгон хувиргадаг. Ийм үйл явц нь дууны тархалтын 3 зөөвөрлөгчийн аль нэгэнд зайлшгүй үүсдэг бөгөөд үүнийг дараах байдлаар тодорхойлж болно дууны долгион шингээх.

Дууны долгионы шингээлтийн эрч хүч, зэрэг нь орчны даралт, температур зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Шингээлт нь дууны тодорхой давтамжаас хамаарна. Дууны долгион шингэн эсвэл хийгээр тархах үед өөр өөр хэсгүүдийн хооронд үрэлтийн нөлөө үүсдэг бөгөөд үүнийг зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг. Молекулын түвшинд ийм үрэлтийн үр дүнд долгионыг дуунаас дулаан болгон хувиргах үйл явц үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, орчны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр өндөр байх тусам долгион шингээх түвшин бага байна. Хийн орчинд дууны шингээлт нь даралтаас хамаардаг (далайн түвшинтэй харьцуулахад өндөрт нэмэгдэх тусам атмосферийн даралт өөрчлөгддөг). Дуу шингээх зэрэг нь дууны давтамжаас хамаарах тухайд дээр дурдсан зуурамтгай чанар ба дулаан дамжилтын хамаарлыг харгалзан үзвэл дууны давтамж өндөр байх тусам дуу чимээг шингээх чадвар өндөр байна. Жишээлбэл, хэзээ хэвийн температурдаралт, агаарт 5000 Гц давтамжтай долгионы шингээлт 3 дБ/км, 50,000 Гц давтамжтай долгионы шингээлт 300 дБ/м байна.

Хатуу орчинд дээрх бүх хамаарал (дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба зуурамтгай чанар) хадгалагдан үлдсэн боловч хэд хэдэн нөхцөлийг нэмж оруулсан болно. Эдгээр нь өөр өөр байж болох хатуу материалын молекулын бүтэцтэй холбоотой бөгөөд өөрийн гэсэн нэг төрлийн бус байдалтай байдаг. Энэхүү дотоод хатуу молекулын бүтцээс хамааран энэ тохиолдолд дууны долгионы шингээлт нь өөр байж болох бөгөөд энэ нь тодорхой материалын төрлөөс хамаарна. Дуу нь хатуу биеийг дамжин өнгөрөхөд долгион нь олон тооны өөрчлөлт, гажуудалд ордог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн дууны энергийг тарааж, шингээхэд хүргэдэг. Молекулын түвшинд дууны долгион нь атомын хавтгайн шилжилтийг үүсгэж, дараа нь буцаж ирэхэд мултрах нөлөө үүсч болно. анхны байрлал. Эсвэл мултралын хөдөлгөөн нь тэдгээрт перпендикуляр мултрах буюу болор бүтцийн согогтой мөргөлдөхөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг дарангуйлж, улмаар дууны долгионыг шингээхэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч дууны долгион нь эдгээр согогуудтай цуурайтаж болох бөгөөд энэ нь анхны долгионыг гажуудуулахад хүргэдэг. Материалын молекулын бүтцийн элементүүдтэй харилцан үйлчлэх үед дууны долгионы энерги нь дотоод үрэлтийн процессын үр дүнд алга болдог.

Энэ нийтлэлд би хүний ​​сонсголын мэдрэмж, дууны тархалтын зарим нарийн шинж чанар, онцлог шинж чанаруудыг шинжлэхийг хичээх болно.

Акустик– уян чичиргээ ба долгион, чичиргээ, долгион үүсгэх, бүртгэх арга, тэдгээрийн бодистой харилцан үйлчлэлийг судалдаг физикийн салбар.

Өргөн утгаараа дуу чимээ нь хий, шингэн, хатуу бодисуудад тархдаг уян чичиргээ, долгион юм; явцуу утгаараа хүн, амьтны сонсголын эрхтэний субъектив байдлаар хүлээн авдаг үзэгдэл. Ер нь хүний ​​чих 16 Гц-ээс 20 кГц давтамжийн мужид дууг сонсдог.

16 Гц-ээс доош давтамжтай дууг дууддаг хэт авиа, 20 кГц-ээс дээш - хэт авиан, 10 9-аас 10 12 Гц хүртэлх хамгийн өндөр давтамжийн уян долгионууд - хэт авиа.

Байгальд байдаг дуу чимээг хэд хэдэн төрөлд хуваадаг.

Дууны тэсрэлт- энэ бол богино хугацааны дуу чимээ (алга ташилт, дэлбэрэлт, цохилт, аянга) юм.

Аядуу чимээ нь үечилсэн процесс юм. Аяны гол шинж чанар нь давтамж юм. Өнгө нь энгийн, нэг давтамжаар тодорхойлогддог (жишээлбэл, тохируулагч, дууны үүсгүүрээр үйлдвэрлэсэн) эсвэл нарийн төвөгтэй (жишээлбэл, ярианы аппарат, хөгжмийн зэмсгээр үйлдвэрлэсэн) байж болно.

Нарийн төвөгтэй өнгөэнгийн аялгууны нийлбэрээр (бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задардаг) төлөөлж болно. Ийм задралын хамгийн бага давтамж нь тохирч байна үндсэн өнгө аяс, үлдсэн хэсэг нь - өнгө аяс, эсвэл гармоник. Overtones нь үндсэн давтамжийн олон тооны давтамжтай байдаг.

Аяны акустик спектр нь түүний бүх давтамжийн нийлбэр бөгөөд тэдгээрийн харьцангуй эрч хүч эсвэл далайцыг илэрхийлдэг.

Дуу чимээнийлмэл, давтагдахгүй цаг хугацааны хамаарал бүхий авиа бөгөөд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг нийлмэл аялгууны хослол юм. Дуу чимээний акустик спектр нь тасралтгүй (шаржигнах, чимээ гаргах) байдаг.

Дууны физик шинж чанарууд:

A) Хурд (v). Дуу чимээ вакуумаас бусад ямар ч орчинд тархдаг. Түүний тархалтын хурд нь орчны уян хатан чанар, нягтрал, температураас хамаардаг боловч хэлбэлзлийн давтамжаас хамаардаггүй. Агаар дахь дууны хурд хэвийн нөхцөлойролцоогоор 330 м/с (» 1200 км/цаг)-тай тэнцүү байна. Усан дахь дууны хурд 1500 м/с; дууны хурд нь ижил утгатай ба зөөлөн эдүүдбие.

б) Эрчим хүч (I) – дууны энергийн шинж чанар нь дууны долгионы энергийн урсгалын нягт юм. Хүний чихний хувьд эрчимжилтийн хоёр утга чухал байдаг (1 кГц давтамжтай):

сонсголын босго – I 0 = 10-12 Вт / м2; ийм босгыг объектив үзүүлэлтүүдийн үндсэн дээр сонгосон - энэ нь хүний ​​хэвийн чихний дуу чимээг мэдрэх хамгийн бага босго юм; эрч хүчтэй хүмүүс байдаг I 0 нь 10-13 эсвэл 10-9 Вт / м2 байж болно;

өвдөлтийн босго – Iхамгийн их - 10 Вт / м2; хүн ийм эрч хүчтэй дуу чимээг сонсохоо больж, түүнийг дарамт, өвдөлтийн мэдрэмж гэж хүлээн зөвшөөрдөг.

V) Дууны даралт (Р). Дууны долгионы тархалт нь даралтын өөрчлөлт дагалддаг.

Дууны даралт (Р) – энэ нь дууны долгион нь орчинг дамжин өнгөрөхөд нэмэлт даралт юм; энэ нь хүрээлэн буй орчны дундаж даралтаас хэтэрсэн байна.

Физиологийн хувьд дууны даралт нь чихний бүрхэвч дээр даралт хэлбэрээр илэрдэг. Энэ параметрийн хоёр утга нь хүний ​​хувьд чухал юм:

- сонсголын босгон дээрх дууны даралт - П 0 = 2×10 –5 Па;

- өвдөлтийн босгон дахь дууны даралт Рм сүх =

Хүчний хооронд ( I) ба дууны даралт ( Р) холболт байна:

I = П 2 /2rv,

Хаана r- орчны нягтрал, v- орчин дахь дууны хурд.

G) Дунд зэргийн өвөрмөц эсэргүүцэл (Р a) дундаж нягтын бүтээгдэхүүн ( r) дууны тархалтын хурд хүртэл ( v):

Р a = rv.

Тусгалын коэффициент (r) – туссан болон туссан долгионы эрчмийн харьцаатай тэнцүү утга:

r = Iүгүй / Iдэвсгэр.

rтомъёогоор тооцоолно:

r = [(Р a 2 - Р a 1)/( Р 2+ Р a 1)] 2 .

Хугарсан долгионы эрч хүч нь дамжуулах чадвараас хамаарна.

Дамжуулах чадвар (б) – дамжуулсан (хугарсан) болон ирж буй долгионы эрчмийн харьцаатай тэнцүү утга:

b = Iөнгөрсөн / Iдэвсгэр.

Хэвийн уналтын хувьд коэффициент бтомъёогоор тооцоолно

б = 4(Р a 1/ Р a 2)/( Р a 1/ Р a 1 + 1) 2 .

Тусгал ба хугарлын коэффициентүүдийн нийлбэр нь нэгдмэл утгатай тэнцүү бөгөөд тэдгээрийн утга нь эдгээр зөөвөрлөгчөөр дамжих дуу чимээний дарааллаас хамаардаггүй гэдгийг анхаарна уу. Жишээлбэл, дуу чимээг агаараас ус руу шилжүүлэхэд коэффициентүүд нь эсрэг чиглэлд шилжихтэй ижил байна.

г) Эрчим хүчний түвшин. Дууны эрчмийг харьцуулахдаа логарифмын масштабыг ашиглах нь тохиромжтой, өөрөөр хэлбэл утгуудыг өөрсдөө биш харин тэдгээрийн логарифмуудыг харьцуулах нь тохиромжтой. Энэ зорилгоор тусгай утгыг ашигладаг - эрчимжилтийн түвшин ( Л):

Л = lg(I/I 0);Л = 2lg(П/П 0). (1.3.79)

Эрчим хүчний түвшний нэгж нь - цагаан, [B].

Эрчимтийн түвшний эрчмээс хамаарах хамаарлын логарифмын шинж чанар нь эрчмийг 10 дахин нэмэгдүүлэхэд эрчмийн түвшин 1 В-ээр нэмэгддэг гэсэн үг юм.

Нэг бел нь том утга учир практикт эрчмийн түвшний бага нэгжийг ашигладаг. децибел[дБ]: 1 дБ = 0.1 B. Децибел дэх эрчмийн түвшинг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

Л DB = 10 lg(I/I 0); Л DB = 20 lg(П/П 0).

Хэрэв дууны долгион өгөгдсөн цэгээс ирвэл хэд хэдэн уялдаа холбоогүй эх сурвалжууд, дараа нь дууны эрч хүч нь бүх долгионы эрчмийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

I = I 1 + I 2 + ...

Үүссэн дохионы эрчмийн түвшинг олохын тулд дараах томъёог ашиглана уу.

Л = lg(10Лл +10 Л l + ...).

Энд эрчимийг илэрхийлэх ёстой belah. Шилжилтийн томъёо нь

Л= 0.л× Л DB.

Онцлог шинж чанарууд сонсголын мэдрэмж:

Давхаргань үндсэн аялгууны давтамжаар тодорхойлогддог (давтамж өндөр байх тусам дууг хүлээн авдаг). Бага зэрэг өндөр нь долгионы эрчмээс хамаардаг (илүү хүчтэй дуу чимээ нь бага гэж ойлгогддог).

ТембрДуу нь түүний гармоник спектрээр тодорхойлогддог. Өөр өөр акустик спектрүүд нь үндсэн өнгө нь ижил байсан ч өөр өөр тембртэй тохирдог. Тембр бол дууны чанарын шинж чанар юм.

Дууны хэмжээтүүний эрчмийн түвшингийн субъектив үнэлгээ юм.

Вебер-Фечнерийн хууль:

Хэрэв та цочролыг геометрийн хэлбэрээр (өөрөөр хэлбэл ижил тооны удаа) нэмэгдүүлбэл энэ цочролын мэдрэмж нэмэгддэг. арифметик прогресс(өөрөөр хэлбэл ижил хэмжээгээр).

1 кГц давтамжтай дууны хувьд дууны түвшний нэгжийг оруулна уу - дэвсгэр, энэ нь 1 дБ-ийн эрчмийн түвшинтэй тохирч байна. Бусад давтамжийн хувьд дууны түвшнийг мөн илэрхийлнэ дэвсгэрдараах дүрмийн дагуу:

Дууны чанга байдал нь 1 кГц давтамжтай дууны эрчмийн (дБ) түвшинтэй тэнцүү бөгөөд энэ нь "дундаж" хүнд тухайн дууны адил чанга мэдрэмжийг мэдрэхэд хүргэдэг.

E = klg(Би/би 0). (1.3.80)

Жишээ 32.Гудамжинд байгаа эрчмийн түвшинд тохирсон дуу чимээ Л 1 = 50 дБ, эрчмийн түвшний дуу чимээ өрөөнд сонсогддог Л 2 = 30 дБ. Гудамжинд болон өрөөнд байгаа дууны эрчмийн харьцааг ол.

Өгөгдсөн: Л 1 = 50 дБ = 5 В;

Л 2 = 30 дБ = 3 В;

I 0 = 10-12 Вт / м2.

Олно: I 1 /I 2 .

Шийдэл. Өрөөн доторх болон гудамжинд байгаа дууны эрчмийг олохын тулд асуудалд авч үзсэн хоёр тохиолдлын хувьд (1.3.79) томъёог бичнэ.

Л 1 = lg(I 1 /I 0); Л 2 = lg(I 2 /I 0),

Бид эрчимийг хаанаас илэрхийлдэг I 1 ба I 2:

5 = lg(I 1 /I 0) Þ I 1 = I 0 ×10 5 ;

3 = lg(I 2 /I 0) Þ I 2 = I 0 ×10 3 .

Мэдээжийн хэрэг: I 1 /I 2 = 10 5 /10 3 = 100.

Хариулт: 100.

Жишээ 33.Дунд чихний үйл ажиллагаа суларсан хүмүүсийн хувьд сонсголын аппарат нь чичиргээг гавлын яс руу шууд дамжуулах зориулалттай. Учир нь ясны дамжуулалтсонсголын босго нь агаараас 40 дБ өндөр байна. Сонсголын бэрхшээлтэй хүний ​​мэдрэх хамгийн бага дууны эрч хүч хэд вэ?

Өгөгдсөн: Л k = Л+4-д.

Олно: Iмин.

Шийдэл. Ясны хувьд болон агаарын дамжуулалт, (1.3.79) дагуу

Л k = lg(Iмин/ I 0); Л-д = lg(I 2 /I 0), (1.3.81)

Хаана I 0 - сонсголын босго.

Бодлогын нөхцөл ба (1.3.81)-ээс үзэхэд дараах байдалтай байна

Л k = lg(Iмин/ I 0) = Л+ 4 = дотор lg(I 2 /I 0) + 4, хаанаас

lg(Iмин/ I 0) – lg(I 2 /I 0) = 4, өөрөөр хэлбэл,

lg[(Iмин/ I 0) : (I 2 /I 0)] = 4 Þ lg(Iмин/ I 2) = 4, бидэнд байна:

Iмин/ I 2 = 10 4 Þ Iмин = I 2 × 10 4 .

At I 2 = 10–12 Вт/м2, Iмин = 10-8 Вт / м2.

Хариулт: Iмин = 10-8 Вт / м2.

Жишээ 34. 1000 Гц давтамжтай дуу чимээ ханаар дамжин өнгөрч, түүний эрчим нь 10-6 Вт / м2-аас 10-8 Вт / м2 хүртэл буурдаг. Хүчний түвшин хэр буурсан бэ?

Өгөгдсөн: n= 1000 Гц;

I 1 = 10 –6 Вт/м2;

I 2 = 10-8 Вт / м2;

I 0 = 10-12 Вт / м2.

Олно: Л 2 – Л 1 .

Шийдэл. Бид (1.3.79) ханыг дайран өнгөрөхөөс өмнө болон дараа дууны эрчмийн түвшинг олдог.

Л 1 = lg(I 1 /I 0); Л 2 = lg(I 2 /I 0), хаанаас

Л 1 = lg(10 –6 /10 –12) = 6; Л 2 = lg(10 –8 /10 –12) = 4.

Дараа нь Л 2 – Л 1 = 6 – 4 = 2 (B) = 20 (дБ).

Хариулт: Эрчим хүчний түвшин 20 дБ-ээр буурсан.

Жишээ 35.Хэвийн сонсголтой хүмүүсийн хувьд дууны эрч хүч 26%-иар өөрчлөгдөхөд дууны түвшний өөрчлөлт мэдрэгддэг. Дууны эрчмийн заасан өөрчлөлт нь ямар чанга дууны интервалтай тохирч байна вэ? Дууны давтамж нь 1000 Гц.

Өгөгдсөн: n= 1000 Гц;

I 0 = 10-12 Вт / м2;

Д.И. = 26 %.

Олно: Д.Л..

Шийдэл. 1000 Гц-тэй тэнцэх дууны давтамжийн хувьд дууны эрч хүч ба чанга байдлын хуваарь (1.3.80) томъёоны дагуу давхцдаг. к = 1,

E = klg(Би/би 0) = lg(Би/би 0) = Л, хаана

Д.Л. = lg(DI/I 0) = 11.4 (B) = 1 (дБ) = 1 (арын дэвсгэр).

Хариулт: 1 дэвсгэр.

Жишээ 36.Хүлээн авагчийн эрчим хүчний түвшин 90 дБ байна. Нэг зэрэг ажилладаг гурван хүлээн авагчийн хамгийн их эрчимжилтийн түвшин хэд вэ?

Дууны үндсэн шинж чанарууд

Дууны эх үүсвэр

Дуу гэдэг нь чихэнд мэдрэгддэг уян харимхай орчин, хий, шингэн, хатуу биетээр тархдаг механик чичиргээ юм.

Дууны эх үүсвэр нь янз бүрийн чичиргээт бие, жишээлбэл, чанга сунасан утас эсвэл нэг талдаа хавчуулсан нимгэн ган хавтан юм. Тербеллийн хөдөлгөөн хэрхэн үүсдэг вэ? Хөгжмийн зэмсгийн чавхдас эсвэл нэг үзүүрээр нь хавчуулсан ган хавтанг татах, суллахад хангалттай бөгөөд тэд дуугарах болно. Утас эсвэл металл хавтангийн чичиргээ нь хүрээлэн буй агаарт дамждаг. Хавтан нь жишээлбэл баруун тийш хазайх үед баруун талд нь зэргэлдээх агаарын давхаргыг нягтруулдаг (шахдаг); энэ тохиолдолд зүүн талын хавтантай зэргэлдээх агаарын давхарга нимгэн болно. Хавтан нь дотогшоо хазайсан үед зүүн талэнэ нь зүүн талын агаарын давхаргыг шахаж, зэргэлдээх агаарын давхаргыг ховордуулдаг баруун тал, гэх мэт. Хавтантай зэргэлдээх агаарын давхаргын шахалт, ховор байдал нь хөрш зэргэлдээх давхаргад шилжинэ. Энэ процессыг үе үе давтаж, аажмаар сулруулж, хэлбэлзэл бүрэн зогсох хүртэл үргэлжилнэ (Зураг 1.1).

Цагаан будаа. 1.1. Чичиргээт хавтангаас дууны долгионы тархалт.

Тиймээс утас эсвэл хавтангийн чичиргээ нь хүрээлэн буй агаар дахь чичиргээг өдөөж, тархаж, хүний ​​чихэнд хүрч, чихний бүрхэвч чичирч, цочрол үүсгэдэг. сонсголын мэдрэл, бидний хувьд дуу чимээ гэж ойлгогддог.

Агаарын чичиргээ, түүний эх үүсвэр нь хэлбэлздэг биеийг дууны долгион, тархах орон зайг дууны орон гэж нэрлэдэг.

Дууны чичиргээний тархалтын хурд нь тэдгээрийн тархаж буй орчны уян хатан чанараас хамаарна. Агаарт дууны чичиргээний тархалтын хурд дунджаар 330 м/с байдаг ч чийгшил, даралт, температураас хамаарч өөр өөр байж болно. Агааргүй орон зайд дуу чимээ тархдаггүй.

Дуу тархах үед орчны хэсгүүдийн чичиргээнээс болж дууны талбайн цэг бүрт даралтын үе үе өөрчлөгддөг. P үсгээр тэмдэглэсэн энэ даралтын язгуур дундаж квадрат утгыг дууны даралт гэнэ. Дууны даралтын нэгжийг хүч чадалтай тэнцүүнэг Ньютон (N) нэг квадрат метр (Н/м2) талбайд ажилладаг.

Дууны даралт ихсэх тусам дуу чимээ ихсэх болно. Хүний ярианы дундаж эзлэхүүн дээр чанга яригчийн амнаас 1 м-ийн зайд дууны даралт 0.0064-0.64 хооронд хэлбэлздэг.

Дууны чичиргээ

Цагаан будаа. 1.2. Энгийн (синусоид) хэлбэлзлийн график

Дууны чичиргээний хэлбэр нь дууны эх үүсвэрийн шинж чанараас хамаарна. Хамгийн энгийн хэлбэлзэл нь жигд эсвэл гармоник хэлбэлзэл бөгөөд үүнийг синусоид хэлбэрээр дүрсэлж болно (Зураг 1.2). Ийм хэлбэлзэл нь f давтамж, T үе ба далайц А-аар тодорхойлогддог.

Хэлбэлзлийн давтамж нь нэг секундэд бүрэн хэлбэлзлийн тоо юм. Давтамжийн хэмжилтийн нэгж нь 1 герц (Гц) юм. 1 герц нь нэг секундэд тохиолддог нэг бүрэн (нэг чиглэлд эсвэл нөгөө чиглэлд) хэлбэлзэлтэй тохирч байна.

Хугацаа нь нэг бүрэн хэлбэлзэл үүсэх хугацаа юм. Хэлбэлзлийн давтамж өндөр байх тусам тэдгээрийн хугацаа богино байх болно, i.e. f=1/T. Тиймээс хэлбэлзлийн давтамж их байх тусам тэдгээрийн үргэлжлэх хугацаа богино байх ба эсрэгээр.

Цагаан будаа. 1.3. А, о, у дууг дуудах үеийн дууны чичиргээний график.

Хэлбэлзлийн далайц нь хэлбэлзэж буй биеийн анхны (чимээгүй) байрлалаас хамгийн их хазайлт юм. Чичиргээний далайц их байх тусам дуу чимээ ихсэх болно. Хүний ярианы дуу чимээ нь давтамж, далайцаараа ялгаатай нэг буюу өөр тооны энгийн чичиргээнээс бүрдэх нарийн төвөгтэй дууны чичиргээ юм. Ярианы дуу чимээ бүр өөр өөр давтамж, далайцын чичиргээний өвөрмөц хослолтой байдаг. Тиймээс нэг ярианы дууны чичиргээний хэлбэр нь нөгөөгөөсөө мэдэгдэхүйц ялгаатай болохыг Зураг дээр харж болно. a, o, u дууг дуудах үед чичиргээний графикийг харуулсан 1.3.

Хүн аливаа дуу авиаг өөрийн ойлголтын дагуу дууны түвшин, давтамжаар тодорхойлдог.

Аливаа өгөгдсөн дууны аяны хэмжээг чичиргээний далайцаар тодорхойлно. Дууны өндөр нь чичиргээний давтамжаар тодорхойлогддог. Өндөр давтамжийн чичиргээг өндөр дуу чимээ, бага давтамжийн чичиргээг намуухан дуу чимээ гэж ойлгодог (Зураг 1.4).

Цагаан будаа. 1.4. Ижил өндөртэй, өөр өөр хэмжээтэй хоёр хөгжмийн аялгуу (a), ижил хэмжээтэй боловч өөр өөр өндөр (b).

Дууны эрч хүч

Дууны чичиргээний эх үүсвэр болох бие нь дууны чичиргээгээр дамжсан энергийг дууны эх үүсвэрийг тойрсон орон зайд (орчинд) ялгаруулдаг. Дууны чичиргээ тархах чиглэлд перпендикуляр байрлах 1 м 2 талбайгаар нэг секундын дотор дамжих дууны энергийн хэмжээг дууны эрч хүч (хүч) гэнэ.

Үүний утгыг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.

I=P 2 /Cp 0 [Вт/м 2 ] (1.1)

Үүнд: P - дууны даралт, n / м 2; С - дууны хурд, м/с; р 0 - орчны нягтрал.

Дээрх томъёоноос харахад дууны даралт ихсэх тусам дууны эрч хүч нэмэгдэж, улмаар түүний хэмжээ нэмэгддэг.

Бид нэг найзтайгаа хэвийн яриа өрнүүлэхэд 1 секундын доторх энергийн урсгал ~10 мкВт байна. Үзэгчидтэй ярьж буй чанга яригчаас гарах дууны урсгал нь 200-2000 мкВт хооронд хэлбэлздэг. Хамгийн чанга хийлийн дуу нь ойролцоогоор 60 мкВт, эрхтэн хоолойн дуу 140-3200 мкВт хооронд хэлбэлздэг. Одоо ч сонсогдож байгаа хамгийн сул дууны эрч хүч нь 1м2 тутамд микроваттын саяны нэг орчим, хамгийн чанга нь нэг сая микроватт юм.

Дууны чичиргээний эрч хүч, ойлголтын чанга байдал нь тодорхой харилцаатай байдаг. Мэдрэмжийн өсөлт (чанга) нь цочролын (эрчим) харьцааны логарифмтай пропорциональ байна, i.e. I 1 ба I 2 эрчимтэй хоёр дуу авиаг мэдрэх үед тэдгээрийн чанга байдлын ялгаа нь эдгээр дууны эрчмийн харьцааны логарифмтай тэнцүү байна. Энэ хамаарлыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

Үүнд: S – эзлэхүүний өсөлт, B; K нь хэмжилтийн нэгжийн сонголтоос хамааран пропорциональ коэффициент бөгөөд I 1 ба I 2 нь дууны эрчмийн анхны ба эцсийн утга юм. Бел гэдэг нь дууны эрчмийг 10 дахин өөрчлөхөд тохирсон дууны өсөлтийн нэгж юм.

Хэрэв K коэффициентийг 1, харьцаа I 1 /I 2 =10 гэж үзвэл

Хүний сонсгол нь дууны өсөлтийг 0.1 B-ээр ялгадаг. Тиймээс практикт 0.1 B-тэй тэнцүү хэмжилтийн жижиг нэгжийг ашигладаг - децибел (дБ). Энэ тохиолдолд томъёог дараах байдлаар бичнэ.

Хүснэгт 1.1. Янз бүрийн дуу чимээний эрч хүч, түвшин.

Дуу	Эрчим хүч, μВт/м 2	Дууны түвшин, Б	Дууны түвшин, дБ
Сонсголын босго	0,000001
Амьсгал нь тайван	0,00001
Амар амгалан цэцэрлэгийн чимээ	0,0001
Сонины хуудсыг эргүүлж байна	0,001
Байшин доторх ердийн чимээ шуугиан	0,01
Тоос сорогч	0,1
Ердийн яриа	1,0
Радио
Гудамжны ачаалал ихтэй	100,0
Галт тэрэгний гүүрэн гарц дээр	1000,0
Метроны вагон доторх чимээ шуугиан	10000,0
Аянга	100000,0
Мэдрэмжийн босго	1000000,0

Хэрвээ хүний ​​чих өөр өөр хэмжээтэй хоёр ба түүнээс дээш дуу чимээг нэгэн зэрэг хүлээн авдаг бол чанга дуу чимээ нь сул дууг дардаг (шингээдэг). Дуу чимээг далдлах гэж нэрлэгддэг зүйл тохиолддог бөгөөд чих нь зөвхөн нэг чанга дууг хүлээн авдаг. Чихэнд өртсөний дараа шууд чанга дууСул дуу авианы сонсголын мэдрэмж буурдаг. Энэ чадварыг сонсголын дасан зохицох чадвар гэж нэрлэдэг.

Дууны тембр

T үетэй гармоник бус үечилсэн нөлөө нь өөр өөр давтамжтай гармоник хүчний нэгэн зэрэг үйлчилдэг, тухайлбал хамгийн бага давтамжийн n=1/T үржвэртэй давтамжтай тэнцүү байна.

Энэхүү дүгнэлт нь 1822 онд Жан Батист Фурье нотолсон ерөнхий математикийн теоремын онцгой тохиолдол юм. Фурьегийн теорем нь: Т хугацааны аливаа үечилсэн хэлбэлзлийг T, T/2, T/3, T/4 гэх мэт хугацаатай гармоник хэлбэлзлийн нийлбэрээр илэрхийлж болно, өөрөөр хэлбэл. n=(1/T), 2n, 3n, 4n гэх мэт давтамжтай. Хамгийн бага давтамж n-ийг үндсэн давтамж гэж нэрлэдэг. n үндсэн давтамжтай хэлбэлзлийг эхний гармоник буюу үндсэн аялгуу (тонус), 2n, 3n, 4n гэх мэт давтамжтай хэлбэлзэл гэж нэрлэдэг. дээд гармоник буюу overtones гэж нэрлэдэг (эхнийх нь 2n, хоёр дахь нь 3n гэх мэт).

Дуу тус бүр өөр өөр байдаг Хөгжмийн зэмсэг, янз бүрийн хүмүүсийн дуу хоолой гэх мэт өөрийн гэсэн байдаг шинж чанарууд- өвөрмөц өнгө эсвэл сүүдэр. Дууны эдгээр шинж чанаруудыг тембр гэж нэрлэдэг. Зураг дээр. Зураг 1.5-д төгөлдөр хуур, кларнет хоёрын ижил нотод зориулж үүсгэсэн дууны чичиргээний осциллограммыг үзүүлэв. Осциллограммууд нь хоёр хэлбэлзлийн хугацаа нь ижил боловч тэдгээр нь хэлбэр дүрсээрээ бие биенээсээ эрс ялгаатай, тиймээс гармоник найрлагаараа ялгаатай болохыг харуулж байна. Хоёр дуу чимээ нь ижил аялгуунаас бүрддэг боловч тэдгээр нь тус бүрдээ эдгээр аялгуу - үндсэн ба түүний өнгө аясыг өөр өөр далайц, үе шаттайгаар илэрхийлдэг.

Цагаан будаа. 1.5. Төгөлдөр хуур, кларнет дууны осциллограмм.

Бидний чихний хувьд зөвхөн дуу чимээг бүрдүүлдэг аялгууны давтамж, далайц нь чухал ач холбогдолтой, өөрөөр хэлбэл. Дууны тембр нь түүний гармоник спектрээр тодорхойлогддог. Цаг хугацааны хувьд бие даасан аялгууны өөрчлөлт нь чихэнд ямар ч байдлаар мэдрэгддэггүй, гэхдээ тэдгээр нь үүссэн чичиргээний хэлбэрийг ихээхэн өөрчилж чаддаг.

Зураг дээр. 1.6-д эдгээр дууны спектрийг харуулсан бөгөөд осциллограммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.5. Дууны өндөр нь ижил байдаг тул аялгууны давтамжууд - үндсэн ба өнгө аяс нь ижил байна. Гэсэн хэдий ч спектр бүрийн бие даасан гармоникуудын далайц нь маш өөр өөр байдаг.

Цагаан будаа. 1.6. Төгөлдөр хуур, кларнет дууны спектр.

Өнгөрч буй (өөрөөр хэлбэл тогтворгүй) долгион дахь дууны хүч буюу эрч хүч нь долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр секунд тутамд урсах энергийн хэмжээ юм.

Дууны эрчмийг (хүчийг) нэгжээр эсвэл 10 дахин их нэгжээр хэмждэг, тухайлбал (микроватт - ваттын сая дахь хэсэг).

Тооцоолол нь дууны эрч хүч нь илүүдэл даралтын далайцын квадратыг орчны акустик эсэргүүцлийн хоёр дахин ихтэй харьцуулсан харьцаатай тэнцүү болохыг харуулж байна.

Энэ нь хавтгай болон бөмбөрцөг долгионы хувьд үнэн юм. Хавтгай долгионы хувьд дотоод үрэлтийн улмаас үүсэх алдагдлыг үл тоомсорлож байвал дууны хүч нь зайнаас хамаарч өөрчлөгдөх ёсгүй. Бөмбөрцөг долгионы хувьд шилжилтийн далайц, бөөмийн хурд, илүүдэл даралтын хэмжээ нь дууны эх үүсвэрээс зайны эхний хүчний урвуу байдлаар буурдаг. Үүний үр дүнд бөмбөрцөг долгионы хувьд дууны эрчим нь дууны эх үүсвэрээс зайны квадраттай урвуу харьцаагаар буурдаг.

Микрофоныг ихэвчлэн дууны эрчмийг хэмжихэд ашигладаг (тэдгээрийн бүтцийг цахилгаан чичиргээний тухай бүлэгт хичээлийн хоёр дахь хэсэгт тайлбарласан болно). Дууны эрчмийг хэмжихэд Рэйлэй дискийг ашигладаг - энэ нь маш нимгэн утас дээр дүүжлэгдсэн диаметртэй нимгэн жижиг диск (миллиметрийн 2-3 зууны зузаантай гялтгануур хавтангаар хийсэн) юм. Диск дээрх дууны долгионы талбарт

эргэдэг хос үйлчилдэг бөгөөд энэ мөч нь дууны хүчтэй пропорциональ бөгөөд дууны давтамжаас хамаардаггүй. Энэ эргэдэг хос нь дискийг эргүүлэхийг эрмэлздэг бөгөөд ингэснээр түүний хавтгай нь дууны долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр байх болно. Ихэвчлэн Rayleigh дискийг долгионы тархалтын чиглэлд 45 ° өнцгөөр дууны талбарт түдгэлзүүлж, дискний эргэлтийн өнцгийг тодорхойлох замаар дууны эрчмийг хэмждэг.

Дууны хүчийг тодорхойлохын тулд дууны долгион цул хананд үзүүлэх даралтыг хэмжиж болно. Энэ даралт нь дууны хүчтэй пропорциональ байна:

энд тогтмол даралт дахь орчны дулааны багтаамжийг тогтмол эзэлхүүн дэх дулаан багтаамжтай харьцуулсан харьцаа, c - дууны хурд.

Дээрх томъёог (6) томъёогоор харьцуулж үзвэл дууны долгионы цул хананд үзүүлэх даралт нь илүүдэл даралтын далайцын квадраттай пропорциональ, орчны нягттай урвуу хамааралтай болохыг бид харж байна.

Энэ хэсгийн эхэнд өгсөн дууны эрчмийн тодорхойлолт нь байнгын долгионы хувьд утгаа алддаг. Үнэн хэрэгтээ, шууд болон туссан долгион дахь даралтын далайц тэнцүү бол долгионы тэнхлэгт перпендикуляр байрлуулсан платформоор эсрэг чиглэлд ижил хэмжээний энерги урсдаг. Тиймээс сайтаар дамжин гарах энергийн урсгал нь тэг байна. Энэ тохиолдолд дууны эрч хүч нь дууны энергийн нягтрал, өөрөөр хэлбэл дууны талбарт агуулагдах эрчим хүчээр тодорхойлогддог.

Хавтгай дамжих долгионы талбар дахь дууны энергийн нягтыг тооцоолохын тулд хөндлөн огтлолтой, урт нь дууны хурдтай тоогоор тэнцүү цилиндр эзэлхүүнийг төсөөлье; цилиндрийн тэнхлэг нь тэнхлэгийн чиглэлтэй давхцаж байна. долгионы тархалт. Энэ нь ойлгомжтой нийтЦилиндр дотор агуулагдах энерги нь дууны эрчтэй тоон хувьд тэнцүү, нөгөө талаас цилиндрийн эзэлхүүнийг хөндлөн огтлолцохдоо тоон хувьд тэнцүү байх тул дууны энергийн нягт тэнцүү болж хувирдаг.

Эрчим хүчний хөдөлгөөний тухай санаа, орчин үеийн эрчим хүчний нягтрал ба энергийн хөдөлгөөний хурд гэсэн одоогийн хамгийн чухал ойлголтуудыг 1874 онд Н.А.Умов докторын диссертацидаа шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн. (7) тэгшитгэлийн хатуу үндэслэлийг өгсөн. Арван жилийн дараа Умовын санааг английн физикч Пойнтинг цахилгаан соронзон долгионд ашиглах зорилгоор боловсруулсан.

Ойсон дууны долгион ба хугарсан долгион дахь дууны эрчмийг хэрхэн тооцдог болохыг тайлбарлая.

Дууны долгионы тусгал, хугарлын хуулиуд нь гэрлийн тусгал, хугарлын хуулиудтай төстэй. Дууны долгионыг тусгах үед долгионы чиглэлийг ойсон гадаргуугийн нормтой (туслын өнцөг) үүссэн өнцөг нь ижил хэвийн (тусгалын өнцөг) -тэй ойсон долгионы чиглэлээс үүссэн өнцөгтэй тэнцүү байна. .

Дууны долгион нэг орчноос нөгөөд шилжих үед тусах өнцөг ба хугарлын өнцөг нь харилцан хамааралтай байдаг.

Эхний болон хоёр дахь мэдээллийн хэрэгслийн дууны хурд хаана байна.

Хэрэв дууны эрч хүч эхний орчинд байвал интерфэйс дээрх долгионы хэвийн давтамжтайгаар хоёр дахь орчинд дууны эрч хүч дараах байдалтай байна.

Рэйлигийн нотолж байгаагаар дууны нэвтрэлтийн коэффициентийг томъёогоор тодорхойлно

Мэдээжийн хэрэг, тусгалын коэффициент нь тэнцүү байна

Рэйлигийн томъёоноос харахад зөөвөрлөгчийн акустик эсэргүүцэл их байх тусам дууны энергийн бага хэсэг нь зөөвөрлөгч хоорондын интерфэйсээр дамждаг. Хоёрдахь орчны акустик эсэргүүцэл нь эхний орчны акустик эсэргүүцэлтэй харьцуулахад маш их байвал үүнийг ойлгоход хэцүү биш юм.

Энэ тохиолдол нь дуу чимээ нь агаараас усны биед эсвэл бетон эсвэл модны зузаан руу дамжих үед тохиолддог; Эдгээр зөөвөрлөгчийн акустик эсэргүүцэл нь агаарын акустик эсэргүүцлээс хэдэн мянга дахин их байдаг. Тиймээс агаараас ус, бетон, модон биет рүү хэвийн дуу чимээ гарах үед эдгээр орчинд дууны эрчмийн мянганы нэгээс илүүгүй хэсэг нэвтэрдэг. Гэсэн хэдий ч, бетон эсвэл модон хана нь нимгэн байвал нэлээд дуу чимээтэй байж болно; энэ тохиолдолд хана нь том мембран шиг уян чичиргээг мэдэрч, дамжуулдаг. Дээрх томъёо нь ийм тохиолдолд хамаарахгүй.

Температурын янз бүрийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан агаар мандлын агаарын бие даасан давхарга нь өөр өөр акустик эсэргүүцэлтэй байж болно; Ийм агаарын давхаргын хоорондох интерфейсээс дуу чимээ тусдаг. Энэ нь агаар мандал дахь дуу чимээний сонсогдох хүрээ ихээхэн хэлбэлзэлтэй байдаг гэдгийг тайлбарлаж байна. Агаарын нэгэн төрлийн байдлын зэргээс хамааран сонсголын хүрээ 10 дахин ба түүнээс дээш байж болно. Цаг агаар (бороо, цас, манан) нь агаарын дуу чимээ дамжуулах чадварт нөлөөлдөггүй. Цэлмэг өдөр, өтгөн манантай үед дуу чимээ ижил байж болно. Үүний эсрэгээр, цаг агаар ижил төстэй өдрүүдэд агаарын давхаргын нэгэн төрлийн байдал ижил биш бол агаарын дуу чимээ дамжуулах чадвар эрс ялгаатай байж болно.

Акустикийн чухал ажлуудын нэг бол акустик ялгаруулагчийн дууны эрчмд нөлөөлж буй нөхцлийг тодруулах явдал юм. Хэлбэлзэх ялгаруулагч бие нь дууны энергийг гаргах үед гадаад орчин, энэ бие нь дууны талбайн урвалын эсрэг, өөрөөр хэлбэл, ялгарах долгион дахь илүүдэл даралтын улмаас үүссэн хүчний эсрэг ажилладаг бөгөөд ялгаруулагчийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг дарангуйлдаг.

Тооцоолол нь ялгаруулагч нь долгионы урттай харьцуулахад том хэмжээтэй үед ялгаруулдаг болохыг харуулж байна. хавтгай долгион, ба дууны цацрагийн хүч нь ялгаруулагчийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөний хурдны далайцын ялгаруулагч 5 ба орчны акустик эсэргүүцлийн үржвэрийн хагастай тэнцүү байна.

Хэрэв ялгаруулагч нь долгионы урттай харьцуулахад бага бол бөмбөрцөг долгион ялгаруулдаг бөгөөд энэ тохиолдолд цацрагийн хүчийг томъёогоор тодорхойлно.

Өгөгдсөн хэмжээс бүхий аливаа ялгаруулагчийн хувьд (жишээлбэл, талбай бүхий хэлбэлздэг дискний хувьд эрчим хүчний өгөгдсөн хоёр томъёоны эхнийх нь цацрагийн хүчийг тодорхойлдог. өндөр давтамжууд(богино долгион), хоёр дахь нь бага давтамжийн цацрагийн хүч (урт долгион).

Ихэнхдээ ялгаруулагч нь өндөр, дунд, бага давтамжтай ижил чадалтай байхыг шаарддаг (грамофон мембран, чанга яригч нь ийм чанартай байх ёстой). Гэхдээ хэлбэлзлийн хөдөлгөөний өгөгдсөн далайцын хувьд өндөр дуу чимээ гаргахад хангалттай ялгаруулах чадалтай жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчид бага дуу чимээний хувьд маш бага ялгаруулах чадалтай байдаг. Энэ нь тэднийг хөгжмийн хувьд дордуулдаг.

Дээр дурдсан зүйлсээс харахад жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчийн сул талууд тодорхой харагдаж байна. Том хэмжээтэй ялгаруулагчид ихээхэн хүндрэлтэй байдаг тул тэдгээрийн масс нь мэдэгдэхүйц байдаг тул шаардлагатай далайцтай хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг тэдэнд өгөхийн тулд маш их хүч хэрэглэх шаардлагатай байдаг. Тиймээс техникийн үүднээс авч үзвэл жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчийг хамгийн таатай акустик нөхцөлд байрлуулах нь зүйтэй.

Энэ асуудлыг ялгаруулагчийг холбосон тусгай төхөөрөмж ашиглан шийдэж болно нээлттэй орон зай, тухайлбал чанга яригчийн тусламжтайгаар. Эвэр нь аажмаар өргөжиж буй хоолой бөгөөд нарийн төгсгөлд (хоолойд) ялгаруулагч чичирдэг. Эвэрний хатуу хана нь дууны долгионыг хажуу тийш нь "тархах" боломжийг олгодоггүй. Тиймээс долгионы фронт нь илүү их эсвэл бага хавтгай хэлбэрийг хадгалж, дээрх томъёоны эхнийх нь болдог

зөвхөн өндөр давтамжийн мужид төдийгүй бага давтамжийн мужид хамаарах цацрагийн эрчим хүчний хувьд.

Дүрмээр бол дууны эрчмийн судалгааг хаалттай орон зайд хийх шаардлагатай байдаг. Хаалттай орон зайн дуу чимээг судлах нь танхим, театр, концертын танхим гэх мэтийг төлөвлөх, акустикийн урьдчилсан тооцоо хийлгүйгээр баригдсан өрөөнүүдийн акустик согогийг засахад чухал ач холбогдолтой. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх технологийн салбарыг архитектурын акустик гэж нэрлэдэг.

Хаалттай орон зай дахь акустик процессын гол онцлог нь хязгаарлагдмал гадаргуугаас (хана, тааз) дуу авианы олон тусгал байдаг. Дунд зэргийн хэмжээтэй өрөөнд дууны долгион эрчим хүч нь сонсогдохын босго хүртэл буурахаас өмнө хэдэн зуун тусгалд ордог.Том өрөөнд дуу чимээний улмаас эх үүсвэрийг хэдэн арван секунд унтраасны дараа хангалттай хүчтэй дуу сонсогддог. бүх боломжит чиглэлд хөдөлж буй ойсон долгион байгаа эсэх. Ойсон долгионы энергийн нөлөөгөөр дуу нь улам олширдог тул дууг ийм аажмаар бүдгэрүүлэх нь нэг талаар ашигтай байх нь ойлгомжтой. Гэсэн хэдий ч, нөгөө талаас, хэт удаан бүдгэрэх нь уялдаа холбоотой контекстийн шинэ хэсэг бүр (жишээлбэл, ярианы шинэ үе бүр) өмнөх үгтэй давхцдаг тул уялдаа холбоотой дуу авианы (ярианы, хөгжим) ойлголтыг эрс дордуулдаг. хараахан сонсогдоогүй байгаа хүмүүс. Эдгээр өнгөцхөн дүгнэлтээс харахад сайн сонсголыг бий болгохын тулд үзэгчдийн цуурай цаг нь тодорхой оновчтой утгатай байх ёстой.

Тусгал бүрт шингээлтийн улмаас тодорхой хэмжээний энерги алдагддаг. Шингээсэн дууны энерги болон туссан энергийн харьцааг дуу шингээх коэффициент гэнэ. Хэд хэдэн тохиолдолд түүний утгыг энд харуулав.

Мэдээжийн хэрэг, аль ч өрөөний хананы дуу шингээх коэффициент нь илүү их байх болно жижиг хэмжээтэйэнэ өрөө байх тусам цуурай хийх хугацаа богино болно.

Цагаан будаа. 162. Янз бүрийн хэмжээтэй өрөөнүүдийн хамгийн оновчтой цуурай.

Дууны эрч хүч сонсогдох босго хүртэл буурдаг цуурайны хугацаа нь зөвхөн өрөөний шинж чанараас гадна дууны анхны хүчээс хамаарна. Танхимын акустик шинж чанарыг тооцоолоход тодорхой байдлыг нэмэхийн тулд дууны энергийн нягтрал анхны утгын саяны нэг хүртэл буурах хугацааг тооцоолох нь заншилтай (маш дур зоргоороо) юм. Энэ хугацааг стандарт цуурайтах хугацаа буюу энгийн цуурай гэж нэрлэдэг.

Сонсголыг хамгийн сайн гэж тооцож болох хамгийн оновчтой цуурайны утгыг туршилтаар олон удаа тогтоосон. Жижигхэн

өрөөнүүд (1.06 сек-ийн оновчтой цуурхалаас хэтрэхгүй эзэлхүүнтэй. Цаашид эзлэхүүн нэмэгдэх тусам оновчтой цуурай нь 162-р зурагт үзүүлснээр пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг. Акустик шинж чанар муутай (хэтэрхий "бүмтэй") өрөөнд цуурайтахын оронд 1-2 секундын оновчтой утга нь 3-5 секунд байна.