Sóng âm

I. Lý thuyết sóng âm

- Khái niệm: Sóng âm là những sóng cơ học truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn. Sóng âm trong môi trường lỏng, khí là sóng dọc; trong môi trường rắn là sóng dọc hoặc sóng ngang.

- Phân loại:

+ Âm nghe được (âm thanh): âm có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz.

+ Hạ âm: âm có tần số dưới 16 Hz

+ Siêu âm: âm có tần số trên 20000 Hz

- Trong một môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định.Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ của môi trường và nhiệt độ của môi trường: vrắn > vlỏng > vkhí.

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

Khi truyền âm từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc truyền âm thay đổi, bước sóng của âm thay đổi, còn tần số của âm thì không thay đổi.

II. Đặc trưng vật lí của âm

- Tần số dao động của âm: f (Hz)

- Cường độ âm I tại một điểm: là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian:

\(I = \dfrac{W}{{St}} = \dfrac{P}{S} = \dfrac{P}{{4\pi {r^2}}}\,\,\left( {{\rm{W}}/{m^2}} \right)\)

- Mức cường độ âm:

\(L = \log \dfrac{I}{{{I_0}}}\,\,\left( B \right)\) hoặc \(L = 10\log \dfrac{I}{{{I_0}}}\,\,\left( {dB} \right)\)

Với \({I_0} = {10^{ - 12}}{\rm{W}}/{m^2}\) là cường độ âm chuẩn

III. Đặc trưng sinh lí của âm

- Độ cao của âm: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm.

- Độ to của âm: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.

- Âm sắc: là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. Âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm. Nó phụ thuộc vào tần số và biên độ của các họa âm.

IV. Nhạc âm, tạp âm và họa âm

- Nhạc âm là âm có tần số xác định và đồ thị dao động là đường cong hình sin.

- Tạp âm là âm không có một tần số xác định và đồ thị dao động là những đường cong phức tạp.

- Một âm khi phát ra được tổng hợp từ một âm cơ bản và các âm khác gọi là họa âm.

+ Âm cơ bản có tần số f1 còn các họa âm có tần số bằng bội số tương ứng với âm cơ bản.

+ Họa âm bậc 2 có tần số f2 = 2f1

+ Họa âm bậc 3 có tần số f3 = 3f1

+ Họa âm bậc n có tần số fn = nf1

Luyện bài tập vận dụng tại đây!