Говорейки за структурата на слуховия апарат, ние постепенно преминаваме към принципа на анализ от мозъка на сигнала, получен от кохлеята. Какво е? И как мозъкът го дешифрира? Как той определя височината на звука? Днес ще говорим само за последния, тъй като той автоматично разкрива отговорите на първите два въпроса.

Трябва да се отбележи, че мозъкът разпознава само периодичните синусоидални компоненти на звука. Човешкото възприемане на височината също зависи от силата на звука и продължителността. В последната статия говорихме за базиларната мембрана и нейната структура. Както знаете, той има разнородност в твърдостта на конструкцията. Това му позволява механично да разделя звука на компоненти, които имат специфично разположение на повърхността му. Откъдето по-късно космените клетки изпращат сигнал до мозъка. Поради тази структурна особеност на мембраната, „звуковата“ вълна, преминаваща по нейната повърхност, има различни максимуми: ниски честоти близо до върха на мембраната, високи честоти близо до овалния прозорец. Мозъкът автоматично се опитва да определи височината от това " топографска карта”, намирайки локализацията на основната честота върху него. Този метод може да бъде свързан с многолентов филтър. Ето откъде идва теорията за "критичните ленти", която обсъдихме по-рано:

Но това не е единственият подход! Вторият начин е да определите височината на тона чрез хармоници: ако намерите минималната честотна разлика между тях, тогава тя винаги е равна на основната честота - [( n +1) f 0 - (nf 0)]= f 0, където n са хармонични числа. И също така се използва трети метод с него: намиране на общ фактор от разделянето на всички хармоници на последователни числа и, натискайки от него, се определя височината. Експериментите напълно потвърдиха валидността на тези методи: слуховата система, намирайки максимумите на хармониците, извършва изчислителни операции върху тях и дори ако основният тон е изрязан или хармониците са подредени в нечетна последователност, в който метод 1 и 2 не помагат, тогава човек определя височината на звука по метод 3.

Но както се оказа - това не са всички възможности на мозъка! Бяха проведени хитри експерименти, които изненадаха учените. Въпросът е, че трите метода работят само с първите 6-7 хармоника. Когато една хармоника от звуковия спектър попадне във всяка „критична лента“, мозъкът спокойно ги „определя“. Но ако някои хармоници са толкова близо една до друга, че няколко от тях попадат в една област на слуховия филтър, тогава мозъкът ги разпознава по-лошо или изобщо не ги определя: това се отнася за звуци с хармоници над седмата . Тук се появява четвъртият метод - методът "време": мозъкът започва да анализира времето на получаване на сигнали от органа на Корти с фазата на трептене на цялата базиларна мембрана. Този ефект се нарича "фазово заключване". Работата е там, че когато мембраната вибрира, когато се движи към космените клетки, те влизат в контакт с нея, образувайки нервен импулс.
При движение назад не се появява електрически потенциал. Появява се връзка - времето между импулсите във всяко отделно влакно ще бъде равно на цяло число 1, 2, 3 и т.н., умножено по периода в основната звукова вълна f = nT . Как това помага при работата във връзка с критични групи? Много просто: знаем, че когато два хармоника са толкова близки, че попадат в една и съща "честотна област", тогава между тях има ефект на "биене" (който музикантите чуват, когато настройват инструмента) - това е просто едно трептене със средна стойност честота, равна на разликата в честотите. В този случай те ще имат период T =1/f 0. Така всички периоди над шестия хармоник са еднакви или имат бит в цяло число, тоест стойността n/f 0. След това мозъкът просто изчислява честотата на тона.

Физични величини:

λ = vT= v / γ(m)дължина на вълната

v = λ/ T = λ γ (m/s) скорост на вълната

T \u003d t / n (c) период на трептене

n - брой трептения t - време на трептене

γ \u003d 1 / T (Hz) честота на трептене A [m] - амплитуда на трептене

аз. 1. Поздрав, проверка на готовността на учениците за урока, готовността на визуални помагала, черни дъски, тебешир и др.

2. Разкриване на общата цел на урока.

Днес имаме възможността да се докоснем до света на красотата и хармонията, която присъства в един от видовете неравномерно движение – осцилаторното. Вибрационните движения са широко разпространени в живота около нас. Звукът е един от видовете трептене, средство за предаване на информация, приблизително 8-9% от общия обем, получен от човек.

Едно въвеждащо обобщение и систематизиране на знанията за трептенията и вълните ще ни позволи да преминем към изучаването на звуковите явления от гледна точка на интеграцията с други науки.

И така, целта на нашия урок е да обобщим и систематизираме знанията за звуковите вибрации, техните характеристики и запознаване с използването на звукови вълни в различни области на науката, технологиите, изкуството, природата. Затова представям темата на урока: „Звукът в природата, музиката и технологиите“.

II. Актуализиране на основни знания и умения. Формиране на познавателни мотиви.

Първо самостоятелна задачаще се работи с реферат, който съдържа най-важната информация за трептенията и вълните. Фокусирайте се върху ключови понятия

· Самостоятелна работавърху повторение и затвърдяване на раздела "Трептения и вълни".

· Систематизиране на основни понятия, физични величини, характеризиращи вълновия процес.

Намерете отговори на въпроси в справочните бележки:

1. Дайте примери за колебателни движения.

2. Каква е основната характеристика на трептящото движение?

3. Какъв е периодът на трептене? Честота на трептене? Амплитуда на трептене?

4. Запишете формулите на физичните величини и посочете техните мерни единици.

5. Ако графиката на зависимостта на координатата от времето е синусоида (косинусова вълна) - какви трептения прави тялото?

6. Разпространяващите се в пространството смущения се наричат...?

7. В какви среди е възможно да се разпространяват еластични вълни?

8. Запишете формулите за дължината на вълната, скоростта на разпространение на вълната

() и посочете техните мерни единици.

9. кратко описание назвукови вълни: започвайки от концепциите за механични вибрации и вълни, нека преминем към звуковите вълни.

III. Контрол и самопроверка на знанията (рефлексията) на концепциите за полов акт.

След като повторихме теоретичния материал, нека преминем към практическа задача за идентифициране на някои свойства на звуковите вълни.

1. Практическа задача (групова работа):

а) първата група изпълнява опит за отразяване на звука с два чинела и орган.

Задача номер 1.Използване на "хърди-гърди" за изследване на свойството за отразяване на звуковите вълни. Получете звука, идващ от чинели, облегнати на ухото ви.

Заключение: звук, отскачащ от предмети .

б) втората група проверява основните характеристики на звука: височина и сила.

Задача номер 2.Разберете от какви физически величини зависят височината и силата на звука, като използвате линийка, фиксирана на масата, променяйки дължината на изпъкналата й част и амплитудата на трептенията. Кога звукът става чуваем, а не чуваем?

Заключение : чрез промяна на дължината на изпъкналата част на линийката и амплитудата на нейните трептения се установява, че височината, излъчвана от осцилиращата линийка, зависи от нейния размер, а обемът се определя от амплитудата на трептенията.

в) третата група експериментира с лъжица, тествайки разпространението на звука в различни среди с помощта на стетоскоп.

Задача номер 3. Поставете ушните тръбички на сондата за стетоскоп в ушите си. Ударете метална лъжица с чук. Направете заключение и постигнете звука на "камбаната". Какво пише?

Заключение: Звукът се разпространява не само във въздуха, но и в течности и твърди вещества.

г) направи духов инструмент;

Задача номер 4.Вземете прост духов инструмент от капака на резонаторна кутия и три епруветки.

д) получите чист тон с камертон и направете звука видим;

Задача номер 5. Получете чист, музикален тон с камертон. Направете този звук видим.

и) индивидуална работас листовки (устни отговори на учениците).

Въпроси:

1. Когато летят, повечето насекоми издават звук. Как се нарича?

2. Големият дъжд може да се различи от малкия дъжд по по-силен звук, който се получава, когато капките удрят покрива. На какво се основава тази възможност?

3. Силните и тихите звуци имат ли еднакви дължини на звуковите вълни в една и съща среда?

4. Кое насекомо - комар или муха - прави повече махания с крила за едно и също време?

5. Защо, ако искаме да ни чуят на голямо разстояние, крещим и в същото време слагаме ръце, скръстени като мундщук, към устата си?

6. Струнният музикален инструмент има от 3 до 7 струни. Как се постига разнообразието от звуци, произведени от инструмента?

Заключение: Звуковите вълни образуват кръгови вълни на повърхността на водата.

IV. Обобщаване и систематизиране на знанията за звуковите вълни въз основа на интеграцията на науките физика, биология, екология, музика.

Физиката като наука е културно постижение, което ни дава уникален мощен начин за разбиране на света. Само един от видовете механични вибрации - звуковите вълни - дава цял набор от интересни факти с приложно значение. Звуците са неосезаеми, невидими, но нека за момент станем магьосници и ги материализираме.

· Физични свойствазвукови вълни.

1. Скалата на обхвата на звуковите вълни.

2. Таблица на скоростта на звука в различни вещества, графика на скоростта на звука във въздуха при различни температури и зависимостта на скоростта на звука от височината над земната повърхност.

3. Ефект на Доплер в акустиката.

Чертеж, показващ промяната на височината. Решаване на проблемна ситуация (наблюдател, излъчващ звукова вълна + прелитащо тяло + какъв е резултатът от промяната на честотата. Какъв ефект ще се наблюдава?

4. Експериментирайте със звукови вълни.

· инженерно приложение на свойствата на звука.

1. Акустика на залата.

Залата на Болшой театър се сравнява с голяма цигулка, сега дървената й обвивка се възстановява, за да се подобри акустиката.

· Музикални инструменти.

1. Пиано.

Замърсяванията са различни: природни, душевни, информационни. Музикалните стилове пънк, метъл, транс, техно принадлежат ли към шумовото замърсяване?

Проблемна задача:Подчертайте положителните и отрицателните аспекти на музикалните произведения от стила: "пънк", "метъл", "транс", "техно".

· Биология. Значението на звуците в живота на животните.

1. Рибите са невероятно приказливи.

Въпрос . Леонардо да Винчи предложи да слушате подводни звуци, като поставите ухото си на гребло, спуснато във водата. Акустичният импеданс на суровото дърво е близък до този на водата. Защо?

· Екология и ултразвук.

1. "Усещане" в леген с вода.

· Ултразвукът в медицината.

· акустично замърсяване.

ОБЩА СУМА. Надяваме се информацията, която сте получили, да обогати знанията ви за звуковите вълни.

V. Обобщаване.

.Нови условия:

* поколение (създаване, възпитание);

* реверберация (остатъчен звук);

* акустичен импеданс (произведението на плътността на веществото и скоростта на разпространение на звукова вълна в него);

* ехолокация (способност за възприемане на ехо);

* сонари (устройства за излъчване и приемане на ехо сигнали);

* пиано (от ит. forte - "силен", piano - "тихо");

* есе (вид есе, в което мислите играят основна роля).

А сега нека направим заключение за значението и мястото на акустиката (науката за звуковите вълни) в системата на колебателните процеси. Каква полезна информация научихме от урока?

Оттегляне на студенти:

а) обхватът на звука е обширен, звукът е многостранен

б) обобщихме и систематизирахме знанията за звуковите явления.

в) се запознаха с интеграцията на физическия феномен на звуковите вибрации с науките инженерство, биология, екология, музика.

Заключение на учителя:

Благодаря ви за сътрудничеството, общуването, стремежа към самоусъвършенстване, научаването на нови неща, умението да анализирате, обобщавате. Бих искал специално да подчертая следните ученици...

VI. Домашна работа. Есе: "Моето разбиране за акустиката и нейното използване в науката и технологиите."

Предлагам да изпълним задачата, в която ще има информация, която не беше чута в днешния урок.

РЕЗЮМЕ НА ИСТОРИЯТА.

Механични трептения и вълни. Звук.

1. Един от видовете неравномерно движение е осцилаторно. Вибрационните движения са широко разпространени в живота около нас. Примери за трептения са: движението на иглата на шевна машина, люлки, часовникови махала, вагон на пружини и други тела. Фигурата показва тела, които трептят, когато са извадени от равновесие:

2. След определен период от време движението на всяко тяло се повтаря. Извиква се интервалът от време, след който движението се повтаря период на трептене. T=t/n[c] t - време на трептене; n е броят на трептенията за този период от време. 3. Броят на трептенията за единица време се нарича честота трептения, обозначени с буквата V ("nu"), измерени в херци [Hz]. [Hz].

4. Най-голямото (по модул) отклонение на трептящо тяло от равновесното положение се нарича амплитуда флуктуации.

OA1 и OB1 - амплитуда на трептене (A); OA1=OB1=A [m]

5. В природата и техниката флуктуациите са широко разпространени, т.нар хармоничен.

Хармоничните трептения са тези, които възникват под действието на сила, пропорционална на преместването на трептящата точка и насочена противоположно на това отместване.

Графиката на зависимостта на координатата на трептящо тяло от времето е синусоида (косинусова вълна).

https://pandia.ru/text/78/333/images/image005_14.gif" width="13" height="15"> полувълни на напречни стоящи вълни Съответстващият режим на трептене се нарича първи хармоник на естествени вълни на трептене или основния режим.

https://pandia.ru/text/78/333/images/image008_9.jpg" width="645" height="490">

АНАЛИЗ НА УРОКА.

1. Тип урок: комплексно приложение на знания, умения и способности .

Урокът е проблемен, интерактивен, базиран на комплексното приложение на знания и умения, има практическо значение, тъй като се използват експериментални факти, които допринасят за самооценка на тези научни открития.

Целта на урока : да формира у студентите способността да прилагат теоретични знания и експериментални научни факти, за да разберат природата на светлината, ролята, мястото и различните методи за определяне на нейната скорост.

2. Смятам, че организацията на урока е най-оптималната, тъй като ни позволи да разгледаме изчерпателно проблема за природата на светлината и направи възможно осъзнаването креативносткогато търсите скоростта на светлината, използвайте комплексни знания, умения и способности.

3. За да активирам вниманието на учениците, избрах методи за вътрешнопредметни и междупредметни комуникации, основани на знанията по астрономия, историята на физическите открития, приемствеността физическа наука, инженерни открития.

Усвояване на съдържанието учебен материал, според мен, беше осигурено чрез разбиране и консолидиране на теоретичен материал. Задачата беше не само да се осигури усвояването на материала, но основното внимание беше отделено на репродуктивното приложение в хода на практическата работа по самооценка на скоростта на светлината и творческото мислене на учениците.

4. Според мен в рамките дидактическа целизпълнени са уроци:

* в когнитивен аспект:

Направен е опит за разширяване на научния мироглед на фона на образователната задача;

* в аспект на развитието:

Обогатен и усложнен речников запас;

Стимулират се мисловни умения като сравнение, анализ, синтез, способност за открояване на главното, доказване и опровержение;

* в образователен аспект:

Акцентът е върху значението на приемствеността на физическата наука, нейните най-важни закони и теории и начините за потвърждаване на тяхната надеждност.

Осигурен е диференциран подход, като се има предвид, че урокът е проведен в непознат клас. Работата се основаваше както на индивидуални задачи, така и на колективна работа. Учениците бяха включени в процеса на идентифициране на причинно-следствените връзки на явления и факти. Според мен прилаганите методи за взаимен контрол и самоконтрол от страна на учениците са оправдани, наблюдава се повишаване на степента на самостоятелност в системата от задачи.

Мисля, че в урока се създаде положителен психологически климат. Материалът се възприе с интерес, тъй като е иновативен и не е представен в училищния учебник (11 клас). Смятам, че нивото на студентите позволи да се гарантира качеството на придобитите знания.

>>Физика: Сила на звука и височина. Ехо

Слуховите усещания, които различните звуци предизвикват в нас, до голяма степен зависят от амплитудата на звуковата вълна и нейната честота. Амплитудата и честотата са физическите характеристики на звуковата вълна. Тези физически характеристики съответстват на определени физиологични характеристики, свързани с нашето възприемане на звука. Тези физиологични характеристики са силата на звука и височината.

Сила на звуказвукът се определя от неговата амплитуда: колкото по-голяма е амплитудата на вибрациите в звуковата вълна, толкова по-силен е звукът. Така че, когато вибрациите на звучащ камертон затихнат, заедно с амплитудата, силата на звука също намалява. И обратно, като удряме камертона по-силно и по този начин увеличаваме амплитудата на неговите трептения, ние също ще предизвикаме по-силен звук.

Силата на звука също зависи от това колко чувствително е ухото ни към този звук. Човешкото ухо е най-чувствително към звукови вълни с честота 1-5 kHz.

Чрез измерване на енергията, пренесена от звукова вълна за 1 s през повърхност от 1 m 2, намираме величина, наречена интензитет на звука.

Оказа се, че интензитетът на най-силните звуци (които предизвикват усещане за болка) превишава интензитета на най- слаби звуцидостъпни за човешкото възприятие. 10 трилиона пъти! В този смисъл човешкото ухо се оказва много по-съвършено устройство от всяко едно от обичайните измервателни уреди. Никой от тях не може да измери толкова широк диапазон от стойности (за инструменти рядко надвишава 100).

Единицата за сила на звука се нарича сън(от латинското "sonus" - звук). Приглушеният разговор има обем от 1 сън. Тиктакането на часовника се характеризира със сила на звука около 0,1 син. нормален разговор - 2 сън, звук на пишеща машина - 4 сън, силен уличен шум - 8 сън. В ковачница обемът достига 64 сина, а на разстояние 4 м от работещ реактивен двигател - 256 сина. Още по-силните звуци започват да причиняват болка.
Силата на звука на човешкия глас може да се увеличи с мегафон. Представлява коничен рог, прикрепен към устата на говорещ човек (фиг. 54). Усилването на звука в този случай се дължи на концентрацията на излъчената звукова енергия по посока на оста на клаксона. Още по-голямо увеличаване на звука може да се постигне с помощта на електрически мегафон, чийто клаксон е свързан към микрофон и специален транзисторен усилвател.

Клаксонът може да се използва и за усилване на получения звук. За да направите това, той трябва да бъде прикрепен към ухото. В старите времена (когато нямаше специални слухови апарати) често се използваше от хора с увреден слух.

Роговете са използвани и в първите устройства, предназначени да записват и възпроизвеждат звук.

Механичният звукозапис е изобретен през 1877 г. от Т. Едисън (САЩ). Устройството, което той проектира, се наричаше фонограф. Той изпрати един от своите фонографи (фиг. 55) на Л. Н. Толстой.

Основните части на фонографа са ролка 1, покрита с калаено фолио, и мембрана 2, свързана със сапфирена игла. Звуковата вълна, действаща през клаксона върху мембраната, кара иглата да трепти и след това по-силно, след това слабо се натиска във фолиото. Когато дръжката се въртеше, ролката (чиято ос имаше резба) не само се въртеше, но и се движеше в хоризонтална посока. В този случай върху фолиото се появи спираловидна бразда с променлива дълбочина. За да чуете записания звук, иглата се поставя в началото на жлеба и ролката се завърта още веднъж.

Впоследствие въртящата се ролка във фонографа е заменена с плоска кръгла пластина, а браздата върху нея започва да се нанася под формата на навита спирала. Така се родиха грамофонните плочи.

В допълнение към силата на звука, звукът се характеризира с височина. Височиназвукът се определя от неговата честота: колкото по-висока е честотата на трептене в звукова вълна, толкова по-висок е звукът. Нискочестотните вибрации съответстват на ниски звуци, високочестотните вибрации съответстват на високи звуци.

Така например земната пчела маха с крилата си по време на полет с по-ниска честота от комара: при земна пчела това е 220 удара в секунда, а при комар - 500-600. Следователно полетът на пчела е придружен от нисък звук (бръмчене), а полетът на комара е придружен от висок звук (скърцане).

Нарича се още звукова вълна с определена честота музикален тон.Следователно терена често се нарича стъпка.
Образува се основният тон с "примес" от няколко трептения на други честоти музикален звук. Например звуците на цигулка и пиано могат да включват до 15-20 различни вибрации. Съставът на всеки сложен звук зависи от неговия тембър.

Честотата на свободните вибрации на струната зависи от нейния размер и напрежение. Следователно, като опънем струните на китарата с помощта на колчета и ги притиснем към гърлото на китарата на различни места, ще променим естествената им честота, а оттам и височината на звуците, които издават.

Таблица 5 показва честотите на вибрациите в звуците на различни музикални инструменти.

Честотните диапазони, съответстващи на гласовете на певци и певци, могат да бъдат намерени в таблица 6.


При нормална реч в гласа на мъжа има колебания с честота от 100 до 7000 Hz, а в женския - от 200 до 9000 Hz. Вибрациите с най-висока честота са част от звука на съгласната "s".

Естеството на звуковото възприятие до голяма степен зависи от оформлението на помещението, в което се чува реч или музика. Това се обяснява с факта, че в затворени помещения слушателят възприема освен директен звук и непрекъсната поредица от бързо следващи едно след друго негови повторения, причинени от множество отражения на звука от предмети в стаята, стените, тавана и пода. .

Увеличаването на продължителността на звука, причинено от отраженията му от различни препятствия, се нарича реверберация. Реверберацията е страхотна в празни стаи, където води до бум. И обратно, стаи с тапицирани стени, драперии, пердета, мека мебел, килимите, както и тези, пълни с хора, поглъщат добре звука, поради което реверберацията в тях е незначителна.

Отражението на звука обяснява и ехото. Ехо- това са звукови вълни, отразени от някакво препятствие (сгради, хълмове, гори и др.) и върнати към своя източник. Ако до нас достигнат звукови вълни, последователно отразени от няколко препятствия и разделени от времеви интервал t> 50 - 60 ms, тогава възниква многократно ехо. Някои от тези ехо са придобили световна слава. Така например скалите, разположени под формата на кръг близо до Адерсбах в Чехия, на определено място повтарят 7 срички три пъти, а в замъка Уудсток в Англия ехото ясно повтаря 17 срички!

Името "ехо" се свързва с името на планинската нимфа Ехо, която според древногръцката митология била несподелено влюбена в Нарцис. От копнеж по любимия си Ехо изсъхна и се вкамени, така че от нея остана само глас, способен да повтаря окончанията на думите, изречени в нейно присъствие.

??? 1. Какво се определя сила на звуказвук? 2. Как се нарича единицата за сила на звука? 3. Защо след удар с чук по камертона звукът му постепенно става все по-тих и по-тих? 4. Какво определя височината на звука? 5. От какво се "състои" музикалният звук? 6. Какво е ехо? 7. Разкажете ни за принципа на Едисоновия фонограф.

С.В. Громов, Н.А. Родина, физика 8 клас

Изпратено от читатели от интернет сайтове

Уроци по физика, програми по физика, есета по физика, тестове по физика, курс по физика, учебници по физика, физика в училище, разработка на уроци по физика, календарно тематично планиране по физика

Звуковите вълни, както и другите вълни, се характеризират с такива обективни величини като честота, амплитуда, фаза на трептенията, скорост на разпространение, интензитет на звука и др. Но, освен това, те се описват от три субективни характеристики. Това са обем на звука, височина и тембър.

Чувствителността на човешкото ухо е различна за различните честоти. За да предизвика звуково усещане, вълната трябва да има определен минимален интензитет, но ако този интензитет надхвърли определена граница, тогава звукът не се чува и причинява само болка. Така за всяка честота на трептене има най-малката ( праг на чуване) и най-големият ( праг на болка) интензитетът на звук, който е в състояние да предизвика звуково усещане. Фигура 1 показва зависимостта на праговете на чуваемост и болка от честотата на звука. Площта между тези две криви е зона на слуха. Най-голямото разстояние между кривите пада върху честотите, към които ухото е най-чувствително (1000-5000 Hz).

Ако интензивността на звука е величина, която обективно характеризира вълновия процес, то субективната характеристика на звука е гръмкостта.Гръмкостта зависи от интензивността на звука, т.е. определя се от квадрата на амплитудата на трептенията в звуковата вълна и чувствителността на ухото (физиологични особености). Тъй като интензивността на звука, колкото по-голяма е амплитудата на трептенията, толкова по-силен е звукът.

Стъпка- качество на звука, определено от човек субективно на ухо и в зависимост от честотата на звука. Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок е тонът на звука.

Звуковите вибрации, възникващи според хармоничния закон, с определена честота, се възприемат от човек като определена музикален тон. Високочестотните вибрации се възприемат като звуци висок тон, нискочестотни звуци - като звуци нисък тон. Обхватът на звуковите вибрации, съответстващ на промяна на честотата на вибрациите с коефициент две, се нарича октава. Така, например, тонът "ла" от първата октава съответства на честота от 440 Hz, тонът "ла" от втората октава съответства на честота от 880 Hz.

Музикалните звуци съответстват на звуци, излъчвани от хармонично вибриращо тяло.

Основен тонСложен музикален звук се нарича тон, съответстващ на най-ниската честота, която съществува в набора от честоти на даден звук. Наричат ​​се тонове, съответстващи на други честоти в състава на звука обертонове. Ако честотите на обертона са кратни на основната честота, тогава обертоновете се наричат ​​хармонични, а основният тон с честота се нарича първи хармоник, обертон със следната честота - втори хармоники т.н.

Музикалните звуци с еднакъв основен тон се различават по тембър, който се определя от наличието на обертонове - техните честоти и амплитуди, характера на увеличаването на амплитудите в началото на звука и техния спад в края на звука.

При една и съща височина звуците, издавани например от цигулка и пиано, се различават тембър.

Възприемането на звука от слуховите органи зависи от това какви честоти са включени в звуковата вълна.

Шумове- това са звуци, които образуват непрекъснат спектър, състоящ се от набор от честоти, т.е. Шумът съдържа колебания с различни честоти.

18 февруари 2016 г

Светът на домашните забавления е доста разнообразен и може да включва: гледане на филм на добра система за домашно кино; забавна и пристрастяваща игра или слушане на музика. По правило всеки намира нещо свое в тази област или комбинира всичко наведнъж. Но каквито и цели да преследва човек при организирането на свободното си време и до каква крайност да стигне, всички тези връзки са здраво свързани с една проста и разбираема дума - "звук". Наистина, във всички тези случаи ще бъдем водени за дръжката от саундтрака. Но този въпрос не е толкова прост и тривиален, особено в случаите, когато има желание да се постигне висококачествен звук в стая или други условия. За да направите това, не винаги е необходимо да купувате скъпи hi-fi или hi-end компоненти (въпреки че ще бъде много полезно), но е достатъчно добро познаване на физическата теория, което може да елиминира повечето от проблемите, които възникват за всички който се стреми да получи висококачествена гласова актьорска игра.

След това теорията на звука и акустиката ще бъде разгледана от гледна точка на физиката. В този случай ще се опитам да го направя възможно най-достъпен за разбирането на всеки човек, който може би е далеч от познаването на физическите закони или формули, но въпреки това страстно мечтае за осъществяването на мечтата за създаване на перфектна акустика система. Не си позволявам да твърдя, че за да постигна добри резултатив тази област у дома (или в колата, например) трябва да познавате тези теории задълбочено, но разбирането на основите ще избегне много глупави и абсурдни грешки, както и ще ви позволи да постигнете максимален звуков ефект от всякаква система ниво.

Обща теория на звука и музикална терминология

Какво е звук? Това е усещането, което слуховият орган възприема. "ухо"(самият феномен съществува дори без участието на „ухото“ в процеса, но е по-лесно да се разбере по този начин), което се случва, когато тъпанчето се възбуди от звукова вълна. Ухото в този случай действа като "приемник" на звукови вълни с различни честоти.
Звукова вълнаВсъщност това е последователна поредица от уплътнения и изхвърляния на средата (най-често въздушната среда при нормални условия) с различна честота. Природата на звуковите вълни е осцилаторна, причинена и произведена от вибрациите на всякакви тела. Възникването и разпространението на класическа звукова вълна е възможно в три еластични среди: газообразна, течна и твърда. Когато се появи звукова вълна в един от тези видове пространство, неизбежно настъпват някои промени в самата среда, например промяна в плътността или налягането на въздуха, движението на частици от въздушни маси и т.н.

Тъй като звуковата вълна има колебателен характер, тя има такава характеристика като честота. Честотаизмерва се в херци (в чест на немския физик Хайнрих Рудолф Херц) и обозначава броя на вибрациите за период от време, равен на една секунда. Тези. например честота от 20 Hz означава цикъл от 20 трептения за една секунда. Субективната представа за височината му също зависи от честотата на звука. Колкото повече звукови вибрации се правят в секунда, толкова "по-висок" изглежда звукът. Звуковата вълна има и друга важна характеристика, която има име - дължина на вълната. Дължина на вълнатаОбичайно е да се разглежда разстоянието, което звук с определена честота изминава за период, равен на една секунда. Например, дължината на вълната на най-ниския звук в чувания от човека обхват при 20 Hz е 16,5 метра, а дължината на вълната на най-високия звук при 20 000 Hz е 1,7 сантиметра.

Човешкото ухо е проектирано по такъв начин, че е в състояние да възприема вълни само в ограничен диапазон, приблизително 20 Hz - 20 000 Hz (в зависимост от характеристиките на конкретен човек, някой може да чуе малко повече, някой по-малко) . По този начин това не означава, че звуци под или над тези честоти не съществуват, те просто не се възприемат от човешкото ухо, излизайки извън чуваемия диапазон. Звук над чуваемия диапазон се нарича ултразвук, се извиква звук под чуваемия диапазон инфразвук. Някои животни могат да възприемат ултра и инфра звуци, някои дори използват този диапазон за ориентация в пространството ( прилепите, делфини). Ако звукът преминава през среда, която не влиза в директен контакт с човешкия слухов орган, тогава такъв звук може да не се чуе или да бъде силно отслабен по-късно.

В музикалната терминология на звука има такива важни обозначения като октава, тон и обертон на звука. октаваозначава интервал, в който съотношението на честотите между звуците е 1 към 2. Една октава обикновено е много чуваема, докато звуците в този интервал могат да бъдат много подобни един на друг. Октава може да се нарече и звук, който прави два пъти повече вибрации от друг звук за същия период от време. Например, честота от 800 Hz не е нищо друго освен по-висока октава от 400 Hz, а честота от 400 Hz на свой ред е следващата октава звук с честота 200 Hz. Една октава се състои от тонове и обертонове. Променливите трептения в хармонична звукова вълна с една честота се възприемат от човешкото ухо като музикален тон. Високочестотните вибрации могат да се интерпретират като високи звуци, нискочестотните вибрации като ниски звуци. Човешкото ухо е в състояние ясно да различи звуци с разлика от един тон (в диапазона до 4000 Hz). Въпреки това в музиката се използват изключително малък брой тонове. Това се обяснява от съображенията на принципа на хармоничното съзвучие, всичко се основава на принципа на октавите.

Помислете за теорията на музикалните тонове, използвайки примера на опъната по определен начин струна. Такава струна, в зависимост от силата на опън, ще бъде "настроена" на една определена честота. Когато тази струна е изложена на нещо с една специфична сила, което ще я накара да вибрира, един специфичен тон на звука ще бъде постоянно наблюдаван, ние ще чуем желаната честота на настройка. Този звук се нарича основен тон. За основен тон в музикалното поле официално е приета честотата на нотата "ла" от първа октава, равна на 440 Hz. Повечето музикални инструменти обаче никога не възпроизвеждат сами чисти основни тонове; те неизбежно са придружени от обертонове, т.нар. обертонове. Тук е уместно да си припомним една важна дефиниция на музикалната акустика, понятието звуков тембър. Тембър- това е характеристика на музикалните звуци, която придава на музикалните инструменти и гласове тяхната уникална разпознаваема специфичност на звука, дори когато се сравняват звуци с еднаква височина и сила. Тембърът на всеки музикален инструмент зависи от разпределението на звуковата енергия върху обертоновете в момента на появата на звука.

Обертоновете формират специфичен цвят на основния тон, по който лесно можем да идентифицираме и разпознаем определен инструмент, както и ясно да различим неговия звук от друг инструмент. Има два вида обертонове: хармонични и нехармонични. Хармонични обертоновеса, по дефиниция, кратни на основната честота. Напротив, ако обертоновете не са кратни и забележимо се отклоняват от стойностите, тогава те се наричат нехармоничен. В музиката работата с немножествени обертонове е практически изключена, поради което терминът се свежда до понятието "обертон", което означава хармоничен. За някои инструменти, например пианото, основният тон дори няма време да се формира, за кратък период звуковата енергия на обертоновете се увеличава и след това спадът настъпва също толкова бързо. Много инструменти създават така наречения ефект на "преходен тон", когато енергията на определени обертонове е максимална в определен момент от време, обикновено в самото начало, но след това рязко се променя и преминава към други обертонове. Честотният диапазон на всеки инструмент може да се разглежда отделно и обикновено е ограничен от честотите на основните тонове, които този конкретен инструмент може да възпроизведе.

В теорията на звука има и такова нещо като ШУМ. Шум- това е всеки звук, който е създаден от комбинация от източници, които са несъвместими един с друг. Всеки добре познава шума от листата на дърветата, люлеещи се от вятъра и т.н.

Какво определя силата на звука?Очевидно е, че подобно явление зависи пряко от количеството енергия, пренасяно от звуковата вълна. За определяне на количествените показатели на силата на звука има понятие - интензивност на звука. Интензивност на звукасе определя като поток от енергия, преминаващ през някаква област от пространството (например cm2) за единица време (например за секунда). При нормален разговор интензитетът е около 9 или 10 W/cm2. Човешкото ухо е в състояние да възприема звуци с доста широк диапазон на чувствителност, докато чувствителността на честотите не е еднаква в звуковия спектър. Така че най-добре възприеманият честотен диапазон е 1000 Hz - 4000 Hz, който най-широко обхваща човешката реч.

Тъй като звуците се различават толкова много по интензитет, по-удобно е да ги разглеждаме като логаритмична стойност и да я измерваме в децибели (след шотландския учен Александър Греъм Бел). Долният праг на слухова чувствителност на човешкото ухо е 0 dB, горният 120 dB, нарича се още "праг на болка". Горната граница на чувствителност също не се възприема от човешкото ухо по същия начин, а зависи от конкретната честота. Нискочестотните звуци трябва да имат много по-голям интензитет от високите честоти, за да предизвикат праг на болка. Например, прагът на болка при ниска честота от 31,5 Hz възниква при ниво на интензитет на звука от 135 dB, когато при честота от 2000 Hz усещането за болка се появява вече при 112 dB. Съществува и понятието звуково налягане, което всъщност разширява обичайното обяснение за разпространението на звукова вълна във въздуха. Звуково налягане- това е променливо свръхналягане, което възниква в еластична среда в резултат на преминаването на звукова вълна през нея.

Вълнова природа на звука

За да разберете по-добре системата за генериране на звукови вълни, представете си класически високоговорител, разположен в тръба, пълна с въздух. Ако високоговорителят направи рязко движение напред, тогава въздухът в непосредствена близост до дифузора се компресира за момент. След това въздухът ще се разшири, като по този начин ще избута зоната на сгъстен въздух по тръбата.
Именно това движение на вълната впоследствие ще бъде звукът, когато достигне слуховия орган и „възбуди” тъпанчето. Когато в газ възникне звукова вълна, се създава свръхналягане и плътност и частиците се движат с постоянна скорост. Относно звуковите вълни е важно да запомните факта, че веществото не се движи заедно със звуковата вълна, а възниква само временно смущение на въздушните маси.

Ако си представим окачено бутало свободно пространствовърху пружина и извършване на повтарящи се движения "напред и назад", тогава такива трептения ще се наричат ​​хармонични или синусоидални (ако представим вълната под формата на графика, тогава в този случай получаваме чиста синусоида с повтарящи се възходи и спадове ). Ако си представим високоговорител в тръба (както в примера, описан по-горе), извършващ хармонични трептения, тогава в момента, в който говорителят се движи „напред“, се получава вече познатият ефект на компресия на въздуха, а когато говорителят се движи „назад“ , се получава обратният ефект на разреждането. В този случай през тръбата ще се разпространи вълна от редуващи се компресии и разреждане. Разстоянието по дължината на тръбата между съседни максимуми или минимуми (фази) ще бъде наречено дължина на вълната. Ако частиците осцилират успоредно на посоката на разпространение на вълната, тогава вълната се нарича надлъжно. Ако те трептят перпендикулярно на посоката на разпространение, тогава вълната се нарича напречен. Обикновено звуковите вълни в газовете и течностите са надлъжни, докато в твърдите тела могат да възникнат вълни и от двата вида. Напречните вълни в твърдите тела възникват поради устойчивост на промяна на формата. Основната разлика между тези два вида вълни е, че напречната вълна има свойството на поляризация (колебанията се появяват в определена равнина), докато надлъжната вълна няма.

Скорост на звука

Скоростта на звука зависи пряко от характеристиките на средата, в която се разпространява. Определя се (зависим) от две свойства на средата: еластичност и плътност на материала. Скоростта на звука в твърди тела, съответно, директно зависи от вида на материала и неговите свойства. Скоростта в газообразни среди зависи само от един вид деформация на средата: компресия-разреждане. Промяната на налягането в звукова вълна става без топлообмен с околните частици и се нарича адиабатна.
Скоростта на звука в газа зависи главно от температурата - тя нараства с повишаване на температурата и намалява с понижаване. Също така скоростта на звука в газова среда зависи от размера и масата на самите газови молекули – колкото по-малки са масата и размерите на частиците, толкова по-голяма е „проводимостта“ на вълната и съответно скоростта.

В течни и твърди среди принципът на разпространение и скоростта на звука са подобни на това как вълната се разпространява във въздуха: чрез компресия-разряд. Но в тези среди, в допълнение към същата зависимост от температурата, плътността на средата и нейният състав/структура са доста важни. Колкото по-ниска е плътността на веществото, толкова по-висока е скоростта на звука и обратно. Зависимостта от състава на средата е по-сложна и се определя във всеки конкретен случай, като се отчита разположението и взаимодействието на молекулите/атомите.

Скорост на звука във въздуха при t, °C 20: 343 m/s
Скорост на звука в дестилирана вода при t, °C 20: 1481 m/s
Скорост на звука в стомана при t, °C 20: 5000 m/s

Стоящи вълни и смущения

Когато високоговорителят създава звукови вълни в затворено пространство, неизбежно възниква ефектът на отразяване на вълната от границите. В резултат на това най-често ефект на смущение- когато две или повече звукови вълни се наслагват една върху друга. Частни случаи на явлението интерференция са образуването на: 1) биещи вълни или 2) стоящи вълни. Ударът на вълните- това е случаят, когато има добавяне на вълни с близки честоти и амплитуди. Моделът на възникване на удари: когато две вълни с подобна честота се наслагват една върху друга. В даден момент от времето, при такова припокриване, пиковете на амплитудата могат да съвпаднат "във фаза", а също и спадовете в "антифаза" също могат да съвпаднат. Така се характеризират звуковите удари. Важно е да запомните, че за разлика от стоящите вълни, фазовите съвпадения на пиковете не се случват постоянно, а на определени интервали от време. На ухо такъв модел на удари се различава доста ясно и се чува съответно като периодично увеличаване и намаляване на силата на звука. Механизмът за възникване на този ефект е изключително прост: в момента на съвпадение на пикове, обемът се увеличава, в момента на съвпадение на рецесии, обемът намалява.

стоящи вълнивъзникват при наслагване на две вълни с еднаква амплитуда, фаза и честота, когато при "срещането" на такива вълни едната се движи в права посока, а другата в обратна посока. В областта на пространството (където се е образувала стояща вълна) възниква картина на суперпозиция на две честотни амплитуди с редуващи се максимуми (т.нар. антиноди) и минимуми (т.нар. възли). При възникването на това явление изключително важни са честотата, фазата и коефициентът на затихване на вълната в мястото на отражение. За разлика от пътуващите вълни, при стоящата вълна няма пренос на енергия поради факта, че предната и обратната вълна, които образуват тази вълна, пренасят енергия в равни количества в права и противоположна посока. За визуално разбиране на възникването на стояща вълна, нека си представим пример от домашната акустика. Да кажем, че имаме високоговорители, стоящи на пода в някакво ограничено пространство (стая). След като ги накараме да пуснат песен с много баси, нека се опитаме да променим местоположението на слушателя в стаята. По този начин слушателят, попаднал в зоната на минимум (изваждане) на стоящата вълна, ще почувства ефекта, че басът е станал много малък, а ако слушателят влезе в зоната на максимум (добавяне) на честоти, тогава обратното се получава ефект на значително увеличение на басовата област. В този случай ефектът се наблюдава във всички октави на основната честота. Например, ако базовата честота е 440 Hz, тогава явлението "събиране" или "изваждане" ще се наблюдава и при честоти от 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz и т.н.

Резонансно явление

Повечето твърди вещества имат собствена резонансна честота. Разбирането на този ефект е доста просто на примера на конвенционална тръба, отворена само в единия край. Нека си представим ситуация, в която от другия край на тръбата е свързан високоговорител, който може да възпроизвежда някаква постоянна честота, която също може да бъде сменена по-късно. И така, тръбата има собствена резонансна честота, да речем обикновен езике честотата, на която тромпетът "резонира" или издава собствен звук. Ако честотата на високоговорителя (в резултат на настройка) съвпада с резонансната честота на тръбата, тогава ще има ефект на увеличаване на силата на звука няколко пъти. Това е така, защото високоговорителят възбужда трептения на въздушния стълб в тръбата със значителна амплитуда до същото " резонансна честота” и ще настъпи ефектът на добавяне. Полученият феномен може да се опише по следния начин: тръбата в този пример "помага" на високоговорителя, като резонира на определена честота, усилията им се сумират и "изливат" в доловим силен ефект. На примера на музикалните инструменти това явление лесно се проследява, тъй като дизайнът на мнозинството съдържа елементи, наречени резонатори. Не е трудно да се познае какво служи за усилване на определена честота или музикален тон. Например: тяло на китара с резонатор под формата на дупка, съобразена с обема; Дизайнът на тръбата при флейтата (и всички тръби като цяло); Цилиндричната форма на тялото на барабана, която сама по себе си е резонатор с определена честота.

Честотен спектър на звука и честотна характеристика

Тъй като на практика практически няма вълни с еднаква честота, става необходимо да се разложи целият звуков спектър на звуковия диапазон на обертонове или хармоници. За тези цели има графики, които показват зависимостта на относителната енергия на звуковите вибрации от честотата. Такава графика се нарича графика на звуковия честотен спектър. Честотен спектър на звукаИма два вида: дискретни и непрекъснати. Диаграмата на дискретния спектър показва честотите поотделно, разделени с празни интервали. В непрекъснатия спектър всички звукови честоти присъстват наведнъж.
В случай на музика или акустика най-често се използва обичайният график. Характеристики от пик до честота(съкратено "AFC"). Тази графика показва зависимостта на амплитудата на звуковите вибрации от честотата в целия честотен спектър (20 Hz - 20 kHz). Разглеждайки такава графика, е лесно да разберете например силните или слабите страни на конкретен високоговорител или система от високоговорители като цяло, най-силните области на връщане на енергия, спадове и покачвания на честотата, затихване, както и да проследите стръмността на спада.

Разпространение на звукови вълни, фаза и противофаза

Процесът на разпространение на звуковите вълни се извършва във всички посоки от източника. Най-простият примерза да разберем този феномен: камъче, хвърлено във водата.
От мястото, където падна камъкът, вълните започват да се разпръскват по повърхността на водата във всички посоки. Но нека си представим ситуация с високоговорител с определен обем, да кажем затворена кутия, която е свързана към усилвател и възпроизвежда някакъв музикален сигнал. Лесно се забелязва (особено ако подадете мощен нискочестотен сигнал, като бас барабан), че високоговорителят прави бързо движение "напред", а след това същото бързо движение "назад". Остава да разберем, че когато високоговорителят се движи напред, той излъчва звукова вълна, която чуваме след това. Но какво се случва, когато високоговорителят се движи назад? Но парадоксално се случва същото, високоговорителят издава същия звук, само че той се разпространява в нашия пример изцяло в обема на кутията, без да излиза извън нея (кутията е затворена). Като цяло в горния пример могат да се наблюдават доста интересни физически явления, най-значимото от които е концепцията за фаза.

Звуковата вълна, която говорещият, бидейки в обем, излъчва по посока на слушателя - е "във фаза". Обратната вълна, която отива в обема на кутията, ще бъде съответно противофазна. Остава само да разберем какво означават тези понятия? Фаза на сигнала- това е нивото на звуково налягане в момента в дадена точка от пространството. Фазата се разбира най-лесно чрез примера за възпроизвеждане на музикален материал от конвенционална стерео двойка домашни високоговорители, стоящи на пода. Да си представим, че две такива подови колони са монтирани в дадена стая и свирят. И двата високоговорителя в този случай възпроизвеждат синхронен променлив сигнал за звуково налягане, освен това звуковото налягане на единия високоговорител се добавя към звуковото налягане на другия високоговорител. Подобен ефект възниква поради синхронизма на възпроизвеждане на сигнала от левия и десния високоговорител, съответно, с други думи, върховете и долините на вълните, излъчвани от левия и десния високоговорител, съвпадат.

Сега нека си представим, че звуковото налягане все още се променя по същия начин (те не са се променили), но сега те са противоположни едно на друго. Това може да се случи, ако свържете един от двата високоговорителя с обратен поляритет ("+" кабел от усилвателя към "-" клема на системата от високоговорители и "-" кабел от усилвателя към "+" клема на високоговорителя система). В този случай противоположният по посока сигнал ще предизвика разлика в налягането, която може да бъде представена като числа, както следва: ляво акустична системаще създаде налягане от "1 Pa", а десният високоговорител ще създаде налягане от "минус 1 Pa". В резултат на това общата сила на звука в позицията на слушателя ще бъде равна на нула. Това явление се нарича антифаза. Ако разгледаме примера по-подробно за разбиране, се оказва, че две динамики, играещи "във фаза", създават едни и същи области на компресия и разреждане на въздуха, които всъщност си помагат взаимно. В случай на идеализирана антифаза, зоната на уплътняване на въздушното пространство, създадена от един високоговорител, ще бъде придружена от зона на разреждане на въздушното пространство, създадена от втория високоговорител. Изглежда приблизително като явлението взаимно синхронно затихване на вълните. Вярно е, че на практика силата на звука не пада до нула и ще чуем силно изкривен и отслабен звук.

Най-достъпно това явление може да се опише по следния начин: два сигнала с еднакви трептения (честота), но изместени във времето. С оглед на това е по-удобно да се представят тези явления на изместване, като се използва примерът на обикновени кръгли часовници. Нека си представим, че на стената висят няколко еднакви кръгли часовника. Когато секундните стрелки на тези часовници работят в синхрон, 30 секунди на единия часовник и 30 секунди на другия, тогава това е пример за сигнал, който е във фаза. Ако секундните стрелки вървят със смяна, но скоростта е все същата, например на един часовник 30 секунди, а на другия 24 секунди, тогава това е класически пример за фазово изместване (изместване). По същия начин фазата се измерва в градуси във виртуален кръг. В този случай, когато сигналите са изместени един спрямо друг на 180 градуса (половината от периода), се получава класическа антифаза. Често в практиката има незначителни фазови отмествания, които също могат да бъдат определени в градуси и успешно елиминирани.

Вълните са плоски и сферични. Плоският вълнов фронт се разпространява само в една посока и рядко се среща на практика. Сферичният вълнов фронт е вълна прост типкоито излизат от една точка и се разпространяват във всички посоки. Звуковите вълни имат свойството дифракция, т.е. способността да се избягват препятствия и предмети. Степента на обвивката зависи от съотношението на дължината на звуковата вълна към размерите на препятствието или дупката. Дифракция възниква и когато има препятствие по пътя на звука. В този случай са възможни два сценария: 1) Ако размерите на препятствието са много по-големи от дължината на вълната, тогава звукът се отразява или поглъща (в зависимост от степента на поглъщане на материала, дебелината на препятствието и т.н.). ), а зад препятствието се образува зона на "акустична сянка". 2) Ако размерите на препятствието са сравними с дължината на вълната или дори по-малки от нея, тогава звукът се дифрагира до известна степен във всички посоки. Ако звукова вълна, когато се движи в една среда, удари интерфейса с друга среда (например въздушна среда с твърда среда), тогава могат да възникнат три сценария: 1) вълната ще се отрази от границата 2) вълната може да премине в друга среда без промяна на посоката 3) вълна може да премине в друга среда с промяна на посоката на границата, това се нарича "пречупване на вълната".

Съотношението на свръхналягането на звукова вълна към осцилаторната обемна скорост се нарича вълнов импеданс. говорене с прости думи, вълново съпротивление на средатаможе да се нарече способността да се абсорбират звукови вълни или да им се „съпротивлява“. Коефициентите на отражение и предаване пряко зависят от съотношението на вълновите импеданси на двете среди. Вълновото съпротивление в газова среда е много по-ниско, отколкото във вода или твърди вещества. Следователно, ако звукова вълна във въздуха падне върху твърд обект или върху повърхността на дълбока вода, тогава звукът или се отразява от повърхността, или се абсорбира до голяма степен. Зависи от дебелината на повърхността (водна или твърда), върху която пада желаната звукова вълна. При малка дебелина на твърда или течна среда звуковите вълни почти напълно "преминават" и обратно, при голяма дебелина на средата, вълните се отразяват по-често. В случай на отразяване на звукови вълни, този процес се случва според добре познатите физически закон: "Ъгълът на падане е равен на ъгъла на отражение." В този случай, когато вълна от среда с по-ниска плътност удари границата със среда с по-висока плътност, възниква явлението пречупване. Състои се в огъване (пречупване) на звукова вълна след "среща" с препятствие и задължително е придружено от промяна на скоростта. Пречупването зависи и от температурата на средата, в която се получава отражението.

В процеса на разпространение на звуковите вълни в пространството, тяхната интензивност неизбежно намалява, можем да кажем затихването на вълните и отслабването на звука. На практика е доста лесно да се сблъскате с такъв ефект: например, ако двама души застанат в поле на някакво близко разстояние (метър или по-близо) и започнат да говорят помежду си. Ако впоследствие увеличите разстоянието между хората (ако те започнат да се отдалечават един от друг), същото ниво на силата на звука при разговор ще става все по-слабо чуваемо. Подобен пример ясно демонстрира феномена на намаляване на интензитета на звуковите вълни. Защо се случва това? Причината за това са различните процеси на топлообмен, молекулярно взаимодействие и вътрешно триене на звуковите вълни. Най-често в практиката се получава преобразуване на звуковата енергия в топлинна. Такива процеси неизбежно възникват във всяка от 3-те среди за разпространение на звука и могат да бъдат характеризирани като абсорбция на звукови вълни.

Интензитетът и степента на поглъщане на звуковите вълни зависи от много фактори, като налягане и температура на средата. Освен това абсорбцията зависи от конкретната честота на звука. Когато звукова вълна се разпространява в течности или газове, има ефект на триене между различни частици, който се нарича вискозитет. В резултат на това триене, молекулярно нивои протича процесът на трансформация на вълната от звук в топлина. С други думи, колкото по-висока е топлопроводимостта на средата, толкова по-ниска е степента на поглъщане на вълната. Звукопоглъщането в газообразни среди също зависи от налягането (атмосферното налягане се променя с увеличаване на надморската височина спрямо морското равнище). Що се отнася до зависимостта на степента на абсорбция от честотата на звука, тогава като се вземат предвид горните зависимости на вискозитета и топлопроводимостта, абсорбцията на звука е толкова по-висока, колкото по-висока е неговата честота. Например, при нормална температура и налягане, във въздуха, абсорбцията на вълна с честота 5000 Hz е 3 dB / km, а абсорбцията на вълна с честота 50 000 Hz ще бъде вече 300 dB / m.

В твърди среди всички горепосочени зависимости (топлопроводимост и вискозитет) се запазват, но към това се добавят още няколко условия. Те са свързани с молекулярната структура на твърдите материали, която може да бъде различна, със собствени нехомогенности. В зависимост от тази вътрешна твърда молекулярна структура, абсорбцията на звуковите вълни в този случай може да бъде различна и зависи от вида на конкретния материал. Когато звукът преминава през твърдо тяло, вълната претърпява поредица от трансформации и изкривявания, което най-често води до разсейване и поглъщане на звуковата енергия. На молекулярно ниво може да възникне ефектът на дислокациите, когато звукова вълна предизвиква изместване на атомни равнини, които след това се връщат в първоначалното си положение. Или движението на дислокациите води до сблъсък с перпендикулярни на тях дислокации или дефекти в кристалната структура, което причинява тяхното забавяне и в резултат на това известно поглъщане на звуковата вълна. Въпреки това, звуковата вълна може също да резонира с тези дефекти, което ще доведе до изкривяване на оригиналната вълна. Енергията на звукова вълна в момента на взаимодействие с елементите на молекулярната структура на материала се разсейва в резултат на процеси на вътрешно триене.

В ще се опитам да анализирам особеностите на човешкото слухово възприятие и някои от тънкостите и особеностите на разпространението на звука.