ஒலிகள் என்ன? ஒலி அலைகளின் வகைகள் மற்றும் அவற்றின் பண்புகள். ஆடியோ மாதிரி விகிதம்

ஒலி (அல்லது ஒலி) அலைகள் 16-20,000 ஹெர்ட்ஸ் வரம்பில் அதிர்வெண்களைக் கொண்ட ஊடகத்தில் பரவும் மீள் அலைகள். இந்த அதிர்வெண்களின் அலைகள், மனித செவிப்புலன் அமைப்பை பாதிக்கிறது, ஒலி உணர்வை ஏற்படுத்துகிறது. v உடன் அலைகள்< 16 Гц (ннфразвуковые) и v >20 kHz (அல்ட்ராசவுண்ட்) மனித கேட்கும் உறுப்புகளால் உணரப்படவில்லை.

வாயுக்கள் மற்றும் திரவங்களில் உள்ள ஒலி அலைகள் நீளமாக மட்டுமே இருக்கும், ஏனெனில் இந்த ஊடகங்கள் சுருக்க (பதற்றம்) சிதைவுகளைப் பொறுத்து மட்டுமே மீள்தன்மை கொண்டவை. திடப்பொருட்களில், ஒலி அலைகள் நீளமாகவும் குறுக்காகவும் இருக்கலாம், ஏனெனில் திடப்பொருள்கள் சுருக்க (பதற்றம்) மற்றும் வெட்டு சிதைவுகளைப் பொறுத்து நெகிழ்ச்சித்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன.

ஒலி தீவிரம் (அல்லது ஒலி சக்தி) என்பது அலையின் பரவல் திசைக்கு செங்குத்தாக ஒரு யூனிட் பகுதி வழியாக ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு ஒலி அலை மூலம் பரிமாற்றப்படும் நேர-சராசரி ஆற்றலால் தீர்மானிக்கப்படும் அளவு:

ஒலி தீவிரத்தின் SI அலகு ஒரு மீட்டர் சதுரத்திற்கு வாட் ஆகும் (W/m2).

மனித காதுகளின் உணர்திறன் வெவ்வேறு அதிர்வெண்களுக்கு மாறுபடும். ஒலி உணர்வை ஏற்படுத்த, அலைக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட குறைந்தபட்ச தீவிரம் இருக்க வேண்டும், ஆனால் இந்த தீவிரம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை மீறினால், ஒலி கேட்கப்படாது மற்றும் வலி உணர்வை மட்டுமே ஏற்படுத்துகிறது. இவ்வாறு, ஒவ்வொரு அலைவு அதிர்வெண்ணிற்கும் ஒரு குறைந்தபட்ச (கேட்கும் வாசல்) மற்றும் அதிகபட்ச (வலி வாசல்) ஒலி தீவிரம் உள்ளது, இது ஒலி உணர்வை ஏற்படுத்தும். படத்தில். 223 ஒலியின் அதிர்வெண்ணில் கேட்கக்கூடிய மற்றும் வலியின் வரம்புகளின் சார்புநிலையைக் காட்டுகிறது. இந்த இரண்டு வளைவுகளுக்கு இடையில் அமைந்துள்ள பகுதி கேட்கக்கூடிய பகுதி.

ஒலியின் தீவிரம் என்பது ஒலியை புறநிலையாக வகைப்படுத்தும் அளவு புதிய செயல்முறை, அதன் தீவிரத்துடன் தொடர்புடைய ஒலியின் அகநிலை பண்பு ஒலியின் சத்தம் ஆகும், இது அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது. உடலியல் வெபர்-ஃபெக்னர் சட்டத்தின் படி, அதிகரிக்கும் ஒலி தீவிரத்துடன், சத்தம் மடக்கையாக அதிகரிக்கிறது. இந்த அடிப்படையில், ஒலி அளவின் ஒரு புறநிலை மதிப்பீடு அதன் தீவிரத்தின் அளவிடப்பட்ட மதிப்பின் அடிப்படையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது:

இதில் I 0 என்பது செவித்திறன் வாசலில் உள்ள ஒலி தீவிரம், அனைத்து ஒலிகளும் 10 -12 W/m 2 ஆக இருக்கும். மதிப்பு எல் ஒலி தீவிர நிலை என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் பெல்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது (பெல் தொலைபேசியை கண்டுபிடித்தவரின் நினைவாக). வழக்கமாக அவர்கள் 10 மடங்கு சிறிய அலகுகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள் - டெசிபல்கள் (dB).

ஒலியின் உடலியல் பண்பு ஒலியளவு நிலை, இது ஃபோனில் (ஃபோன்) வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. 1000 ஹெர்ட்ஸ் (ஒரு நிலையான தூய தொனியின் அதிர்வெண்) ஒலியின் ஒலி அளவு 1 dB க்கு சமமாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, அதிவேகத்தில் சுரங்கப்பாதை காரில் சத்தம் "90 வான், மற்றும் 1 மீ தொலைவில் ஒரு விஸ்பர்" 20 வோனுக்கு ஒத்திருக்கிறது.

உண்மையான ஒலி என்பது பெரிய அளவிலான அதிர்வெண்களுடன் கூடிய ஹார்மோனிக் அலைவுகளின் சூப்பர்போசிஷன் ஆகும், அதாவது ஒலியானது தொடர்ச்சியாக இருக்கக்கூடிய ஒலி நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளது (அனைத்து அதிர்வெண்களின் அலைவுகளும் ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் இருக்கும்) மற்றும் வரிசையாக (ஒருவருக்கொருவர் பிரிக்கப்பட்ட சில அதிர்வெண்களின் அலைவுகள் உள்ளன. )

ஒலி அளவு கூடுதலாக, ஒலி சுருதி மற்றும் டிம்ப்ரே மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. ஒலி சுருதி என்பது ஒரு நபரால் காது மற்றும் ஒலியின் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து அகநிலை ரீதியாக தீர்மானிக்கப்படும் ஒலியின் தரம் ஆகும். அதிர்வெண் அதிகரிக்கும் போது, ​​ஒலியின் சுருதி அதிகரிக்கிறது, அதாவது ஒலி "அதிகமானது". ஒலி நிறமாலையின் தன்மை மற்றும் சில அதிர்வெண்களுக்கு இடையில் ஆற்றலின் விநியோகம் ஆகியவை ஒலி உணர்வின் தனித்துவத்தை தீர்மானிக்கிறது, இது ஒலியின் ஒலி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இவ்வாறு, ஒரே குறிப்பை இசைக்கும் வெவ்வேறு பாடகர்கள் வெவ்வேறு ஒலி நிறமாலையைக் கொண்டுள்ளனர், அதாவது அவர்களின் குரல்கள் வேறுபட்ட ஒலியைக் கொண்டுள்ளன.

ஒலி அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு மீள் ஊடகத்தில் அதிர்வுறும் எந்தவொரு உடலும் ஒலியின் ஆதாரமாக இருக்கலாம் (உதாரணமாக, சரம் கொண்ட கருவிகளில், ஒலியின் ஆதாரம் கருவியின் உடலுடன் இணைக்கப்பட்ட சரம்).

ஊசலாடுவதன் மூலம், ஒரு உடல் அதே அதிர்வெண் கொண்ட ஊடகத்தின் அருகிலுள்ள துகள்களின் அதிர்வுகளை ஏற்படுத்துகிறது. ஊசலாட்ட இயக்கத்தின் நிலை, உடலிலிருந்து பெருகிய முறையில் தொலைவில் உள்ள ஊடகத்தின் துகள்களுக்கு தொடர்ச்சியாக பரவுகிறது, அதாவது, அலையானது அதன் மூலத்தின் அதிர்வெண்ணுக்கு சமமான அலைவு அதிர்வெண்ணுடன் மற்றும் அடர்த்தியைப் பொறுத்து ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்துடன் ஊடகத்தில் பரவுகிறது. மற்றும் நடுத்தர மீள் பண்புகள். வாயுக்களில் ஒலி அலைகளின் பரவலின் வேகம் சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது

(158.1)

R என்பது மோலார் வாயு மாறிலி, M என்பது மோலார் நிறை, g = C p /C v என்பது நிலையான அழுத்தம் மற்றும் கன அளவுகளில் வாயுவின் மோலார் வெப்பத் திறன்களின் விகிதம், T என்பது வெப்ப இயக்கவியல் வெப்பநிலை. சூத்திரத்திலிருந்து (158.1) வாயுவில் ஒலியின் வேகம் அழுத்தத்தைப் பொறுத்தது அல்ல ஆர்வாயு, ஆனால் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது. வாயுவின் மோலார் நிறை அதிகமாக இருந்தால், ஒலியின் வேகம் குறையும். எடுத்துக்காட்டாக, T = 273 K இல், காற்றில் ஒலியின் வேகம் (M = 29×10 -3 kg/mol) v = 331 m/s, ஹைட்ரஜனில் (M = 2×10 -3 kg/mol) v = 1260 மீ/வி. வெளிப்பாடு (158.1) சோதனை தரவுக்கு ஒத்திருக்கிறது.

வளிமண்டலத்தில் ஒலியை பரப்பும் போது, ​​​​பல காரணிகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம்: காற்றின் வேகம் மற்றும் திசை, காற்று ஈரப்பதம், வாயு ஊடகத்தின் மூலக்கூறு அமைப்பு, ஒளிவிலகல் நிகழ்வுகள் மற்றும் இரண்டு ஊடகங்களின் எல்லையில் ஒலியின் பிரதிபலிப்பு. கூடுதலாக, எந்தவொரு உண்மையான ஊடகமும் பாகுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே ஒலிக் குறைப்பு காணப்படுகிறது, அதாவது, அதன் வீச்சில் குறைவு மற்றும், அதன் விளைவாக, ஒலி அலையின் தீவிரம் பரவுகிறது. ஒலியின் தேய்மானம் பெரும்பாலும் ஊடகத்தில் உறிஞ்சப்படுவதால் ஏற்படுகிறது, இது ஒலி ஆற்றலை மற்ற ஆற்றல் வடிவங்களுக்கு (முக்கியமாக வெப்பம்) மாற்ற முடியாத மாற்றத்துடன் தொடர்புடையது.

அறை ஒலியியலுக்கு பெரிய மதிப்புஒலி எதிரொலியைக் கொண்டுள்ளது - அதன் மூலத்தை அணைத்த பிறகு மூடப்பட்ட இடங்களில் ஒலியை படிப்படியாகக் குறைக்கும் செயல்முறை. அறைகள் காலியாக இருந்தால், ஒலி மெதுவாக மங்கி, அறையின் "பூமி" உருவாக்கப்படுகிறது. ஒலிகள் விரைவாக மங்கினால் (ஒலி-உறிஞ்சும் பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படும் போது), பின்னர் அவை முடக்கப்பட்டதாக உணரப்படும். எதிரொலி நேரம் என்பது ஒரு அறையில் ஒலியின் தீவிரம் மில்லியன் கணக்கான மற்றும் 60 dB ஆல் குறைக்கப்படும் நேரமாகும். எதிரொலிக்கும் நேரம் 0.5-1.5 வினாடிகளாக இருந்தால் அறை நல்ல ஒலியியலைக் கொண்டுள்ளது.

ஒலி என நாம் உணரும் குறிப்பிட்ட உணர்வு, மீள் ஊடகத்தின் ஊசலாட்ட இயக்கத்தின் மனித செவிப்புலன் உதவியின் தாக்கத்தின் விளைவாகும் - பெரும்பாலும் காற்று. ஊடகத்தில் உள்ள அதிர்வுகள் ஒலி மூலத்தால் தூண்டப்பட்டு, ஊடகத்தின் மூலம் பரவி, பெறும் கருவியை - நமது காதை அடைகிறது. இவ்வாறு, நாம் கேட்கும் எண்ணற்ற ஒலிகள் அலைவு செயல்முறைகளால் ஏற்படுகின்றன, அவை அதிர்வெண் மற்றும் அலைவீச்சில் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடுகின்றன. ஒரே நிகழ்வின் இரு பக்கங்களை ஒருவர் குழப்பக்கூடாது: இயற்பியல் செயல்முறையாக ஒலி என்பது ஊசலாட்ட இயக்கத்தின் ஒரு சிறப்பு நிகழ்வு; ஒரு உளவியல்-உடலியல் நிகழ்வாக, ஒலி என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட உணர்வு, அதன் நிகழ்வின் வழிமுறை இப்போது சில விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது.

நிகழ்வின் இயற்பியல் பக்கத்தைப் பற்றி பேசுகையில், ஒலியை அதன் தீவிரம் (வலிமை), அதன் கலவை மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய ஊசலாட்ட செயல்முறைகளின் அதிர்வெண் ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்துகிறோம்; ஒலி உணர்வுகளை மனதில் கொண்டு, ஒலி, ஒலி மற்றும் சுருதி பற்றி பேசுகிறோம்.

திடப்பொருட்களில், ஒலி நீளமான மற்றும் குறுக்கு அதிர்வுகளின் வடிவத்தில் பரவுகிறது. திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்கள் வெட்டு நெகிழ்ச்சித்தன்மையைக் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதால், வாயு மற்றும் திரவ ஊடகங்களில் ஒலி நீளமான அதிர்வுகளின் வடிவத்தில் மட்டுமே பரவுகிறது என்பது வெளிப்படையானது. வாயுக்கள் மற்றும் திரவங்களில், ஒலி அலைகள் ஊடகத்தின் மாற்று ஒடுக்கங்கள் மற்றும் அரிதான செயல்பாடுகளைக் குறிக்கின்றன, ஒவ்வொரு ஊடகத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட வேக பண்புகளில் ஒலி மூலத்திலிருந்து விலகிச் செல்கின்றன. ஒலி அலையின் மேற்பரப்பு என்பது அதே அலைவு கட்டத்தைக் கொண்ட ஊடகத்தின் துகள்களின் வடிவியல் இருப்பிடமாகும். ஒலி அலைகளின் மேற்பரப்புகளை வரையலாம், எடுத்துக்காட்டாக, அருகிலுள்ள அலைகளின் மேற்பரப்புகளுக்கு இடையில் ஒடுக்கம் மற்றும் அரிதான ஒரு அடுக்கு உள்ளது. அலையின் மேற்பரப்பிற்கு செங்குத்தாக இருக்கும் திசை கதிர் எனப்படும்.

ஒரு வாயு ஊடகத்தில் ஒலி அலைகளை புகைப்படம் எடுக்க முடியும். இந்த நோக்கத்திற்காக, ஏ

மின் தீப்பொறியிலிருந்து ஒரு ஒளிக்கற்றை முன்பக்கத்தில் இருந்து இயக்கப்படும் ஒரு புகைப்படத் தகடு, இதனால் ஒளியின் உடனடி ஒளியிலிருந்து வரும் இந்த கதிர்கள் காற்றைக் கடந்த பிறகு புகைப்படத் தட்டில் விழும். சுற்றுப்புற ஆதாரம்ஒலி. படத்தில். 158-160 இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட ஒலி அலைகளின் புகைப்படங்களைக் காட்டுகிறது. ஒரு ஸ்டாண்டில் ஒரு சிறிய திரை மூலம் ஒலி மூலமானது புகைப்படத் தட்டில் இருந்து பிரிக்கப்பட்டது.

படத்தில். 158, ஆனால் ஒலி அலை இப்போதுதான் திரைக்குப் பின்னால் இருந்து வெளிவந்துள்ளது என்பது தெளிவாகிறது; படத்தில். 158, b அதே அலை ஒரு வினாடியின் சில ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு இரண்டாவது முறை படமாக்கப்பட்டது. இந்த வழக்கில் அலை மேற்பரப்பு ஒரு கோளம். புகைப்படத்தில், அலையின் படம் ஒரு வட்டத்தின் வடிவத்தில் பெறப்படுகிறது, அதன் ஆரம் காலப்போக்கில் அதிகரிக்கிறது.

அரிசி. 158. இரண்டு புள்ளிகளில் ஒலி அலையின் புகைப்படம் (a மற்றும் b). ஒலி அலையின் பிரதிபலிப்பு (c).

படத்தில். 158, c ஒரு தட்டையான சுவரில் இருந்து பிரதிபலிக்கும் கோள ஒலி அலையின் புகைப்படத்தைக் காட்டுகிறது. அலையின் பிரதிபலித்த பகுதி பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்பிலிருந்து ஒலி மூலத்தின் அதே தூரத்தில் பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்பிற்குப் பின்னால் அமைந்துள்ள ஒரு புள்ளியில் இருந்து வருவதாகத் தெரிகிறது என்பதற்கு இங்கே நீங்கள் கவனம் செலுத்த வேண்டும். ஒலி அலைகளின் பிரதிபலிப்பு நிகழ்வின் மூலம் எதிரொலி விளக்கப்படுகிறது என்பது அனைவரும் அறிந்ததே.

படத்தில். ஹைட்ரஜன் நிரப்பப்பட்ட லென்ஸ் வடிவ பையில் ஒலி அலை செல்லும் போது அலை மேற்பரப்பில் ஏற்படும் மாற்றத்தை 159 காட்டுகிறது. ஒலி அலையின் மேற்பரப்பில் ஏற்படும் இந்த மாற்றம் ஒலிக் கதிர்களின் ஒளிவிலகல் (ஒளிவிலகல்) ஒரு விளைவாகும்: இரண்டு ஊடகங்களின் இடைமுகத்தில், அலைகளின் வேகம் வேறுபட்டால், அலையின் பரவலின் திசை மாறுகிறது.

அரிசி. 160 ஒலி அலைகளின் புகைப்படத்தை மீண்டும் உருவாக்குகிறது, அதன் பாதையில் நான்கு பிளவுகள் கொண்ட திரை வைக்கப்பட்டுள்ளது. பிளவுகளைக் கடந்து, அலைகள் திரையைச் சுற்றி வளைகின்றன. எதிர்கொள்ளும் தடைகளைச் சுற்றி அலைகள் வளைக்கும் இந்த நிகழ்வு டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒலி அலைகளின் பரவல், பிரதிபலிப்பு, ஒளிவிலகல் மற்றும் மாறுபாடு ஆகியவற்றின் விதிகள் ஹ்யூஜென்ஸின் கொள்கையிலிருந்து பெறப்படுகின்றன, அதன்படி ஒவ்வொரு துகளும் அதிர்வுற்றன.

சுற்றுச்சூழலை அலைகளின் புதிய மையமாக (மூலமாக) கருதலாம்; இந்த அலைகளின் குறுக்கீடு உண்மையில் கவனிக்கப்பட்ட அலையை உருவாக்குகிறது (ஹைஜென்ஸின் கொள்கையின் பயன்பாடு ஒளி அலைகளின் உதாரணத்தைப் பயன்படுத்தி மூன்றாவது தொகுதியில் விளக்கப்படும்).

ஒலி அலைகள் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு இயக்கத்தை எடுத்துச் செல்கின்றன, இதன் விளைவாக, அவை எதிர்கொள்ளும் தடைகள் மீது அழுத்தம் கொடுக்கின்றன.

அரிசி. 159. ஒலி அலையின் ஒளிவிலகல்.

அரிசி. 160. ஒலி அலைகளின் மாறுபாடு.

இந்த உண்மையை விளக்க, நாம் படம். 161. இந்த படத்தில், புள்ளியிடப்பட்ட கோடு நடுத்தரத்தில் நீளமான அலைகளின் பரவலின் போது ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் நடுத்தரத்தின் துகள்களின் இடப்பெயர்ச்சியின் சைனூசாய்டைக் காட்டுகிறது. பரிசீலனையில் உள்ள நேரத்தில் இந்த துகள்களின் வேகங்கள் ஒரு கொசைன் அலையால் குறிக்கப்படும், அல்லது, ஒரு காலாண்டில் கால் பகுதியால் சைனூசாய்டு இடப்பெயர்ச்சிக்கு முன்னால் இருக்கும் சைனூசாய்டு (படம் 161 இல் உள்ள திடமான கோடு). ஒரு குறிப்பிட்ட தருணத்தில், துகள்களின் இடப்பெயர்ச்சி பூஜ்ஜியமாகவோ அல்லது பூஜ்ஜியத்திற்கு நெருக்கமாகவோ மற்றும் வேகம் அலை பரவலின் திசையில் இயக்கப்படும் இடத்தில் ஊடகத்தின் ஒடுக்கம் கவனிக்கப்படும் என்று கற்பனை செய்வது கடினம் அல்ல. மாறாக, துகள்களின் இடப்பெயர்ச்சி பூஜ்ஜியமாகவோ அல்லது பூஜ்ஜியத்திற்கு நெருக்கமாகவோ இருக்கும் ஊடகத்தின் அரிதான செயல்பாடு கவனிக்கப்படும், ஆனால் துகள் வேகம் அலைகளின் பரவலுக்கு எதிர் திசையில் செலுத்தப்படும். எனவே, ஒடுக்கங்களில் துகள்கள் முன்னோக்கி நகர்கின்றன, அரிதானவற்றில் அவை பின்னோக்கி நகர்கின்றன. ஆனால் உள்ளே

அரிசி. 161. கடந்து செல்லும் ஒலி அலையின் ஒடுக்கங்களில், துகள்கள் முன்னோக்கி நகர்கின்றன,

அரிதான துகள்களை விட அமுக்கப்பட்ட அடுக்குகளில் அதிக எண்ணிக்கையிலான துகள்கள் உள்ளன. இவ்வாறு, நீளமான ஒலி அலைகள் பயணிப்பதில் எந்த நேரத்திலும், முன்னோக்கி நகரும் துகள்களின் எண்ணிக்கை பின்னோக்கி நகரும் துகள்களின் எண்ணிக்கையை விட சற்று அதிகமாக இருக்கும். இதன் விளைவாக, ஒலி அலை அதனுடன் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு இயக்கத்தைக் கொண்டு செல்கிறது, இது ஒலி அலைகள் அவர்கள் எதிர்கொள்ளும் தடைகளில் செலுத்தும் அழுத்தத்தில் வெளிப்படுகிறது.

ஒலி அழுத்தம் Rayleigh மற்றும் Pyotr Nikolaevich Lebedev ஆகியோரால் சோதனை முறையில் ஆய்வு செய்யப்பட்டது.

கோட்பாட்டளவில், ஒலியின் வேகம் லாப்லேஸின் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது [§ 65, சூத்திரம் (5)]:

K என்பது அனைத்து சுற்று நெகிழ்ச்சித்தன்மையின் மாடுலஸ் (வெப்ப வரத்து மற்றும் இழப்பு இல்லாமல் அமுக்கப்படும் போது), அடர்த்தி.

உடலின் வெப்பநிலையை நிலையானதாக வைத்திருக்கும் போது உடலின் சுருக்கம் மேற்கொள்ளப்பட்டால், நெகிழ்ச்சியின் மாடுலஸுக்கு பெறப்பட்ட மதிப்புகள், உட்செலுத்துதல் மற்றும் வெப்ப பரிமாற்றம் இல்லாமல் சுருக்கப்பட்டதை விட சிறியதாக இருக்கும். வெப்ப இயக்கவியலில் நிரூபிக்கப்பட்ட விரிவான நெகிழ்ச்சியின் மாடுலஸின் இந்த இரண்டு மதிப்புகள், நிலையான அழுத்தத்தில் உடலின் வெப்பத் திறன் மற்றும் நிலையான தொகுதியில் உடலின் வெப்பத் திறனுடன் தொடர்புடையது.

வாயுக்களுக்கு (அதிகமாக சுருக்கப்படவில்லை), அனைத்து சுற்று நெகிழ்ச்சித்தன்மையின் சமவெப்ப மாடுலஸ் வாயு அழுத்தத்திற்கு சமமாக இருக்கும், வாயுவின் வெப்பநிலையை மாற்றாமல், ஒரு காரணி மூலம் வாயுவை (அதன் அடர்த்தியை அதிகரிக்கவும்) அழுத்தினால். வாயுவின் அளவு ஒரு காரணியால் அதிகரிக்கும். இதன் விளைவாக, லாப்லேஸின் சூத்திரத்தின்படி, ஒரு வாயுவில் ஒலியின் வேகம் வாயுவின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது அல்ல என்று மாறிவிடும்.

வாயு விதிகள் மற்றும் லாப்லேஸின் சூத்திரத்திலிருந்து வாயுக்களில் ஒலியின் வேகம் வாயுவின் முழுமையான வெப்பநிலையின் வர்க்க மூலத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் என்பதை (§ 134) கழிக்க முடியும்:

புவியீர்ப்பு முடுக்கம், வெப்பத் திறன்களின் விகிதம் மற்றும் உலகளாவிய வாயு மாறிலி எங்கே.

C இல், சராசரி வெப்பநிலை மற்றும் சராசரி ஈரப்பதத்தில் ஒலியின் வேகம் சமமாக இருக்கும், ஹைட்ரஜனில் ஒலியின் வேகம் சமமாக இருக்கும்

தண்ணீரில் ஒலியின் வேகம் இரும்பில் கண்ணாடியில் உள்ளது

ஒரு ஷாட் அல்லது வெடிப்பால் ஏற்படும் அதிர்ச்சி ஒலி அலைகள், அவற்றின் பாதையின் தொடக்கத்தில், வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

கணிசமாக உயர்ந்தது சாதாரண வேகம்கொடுக்கப்பட்ட சூழலில் ஒலி. ஒரு வலுவான வெடிப்பினால் காற்றில் ஏற்படும் அதிர்ச்சி ஒலி அலையானது ஒலி மூலத்திற்கு அருகில் இருக்கும் வேகத்தைக் கொண்டிருக்கலாம், இது காற்றில் உள்ள ஒலியின் சாதாரண வேகத்தை விட பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும், ஆனால் ஏற்கனவே வெடிப்பு தளத்திலிருந்து பத்து மீட்டர் தொலைவில், வேகம் அலையின் பரவல் சாதாரண மதிப்புக்கு குறைகிறது.

§ 65 இல் ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, வெவ்வேறு நீளங்களின் ஒலி அலைகள் கிட்டத்தட்ட ஒரே வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன. விதிவிலக்கு என்பது அந்த அதிர்வெண் பகுதிகளாகும், அவை குறிப்பாக மீள் அலைகளின் விரைவான தணிவினால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, அவை கருத்தில் கொள்ளப்படும் ஊடகத்தில் பரவுகின்றன. பொதுவாக, இந்த அதிர்வெண்கள் கேட்கக்கூடிய தன்மைக்கு அப்பாற்பட்டவை (வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உள்ள வாயுக்களுக்கு, இவை வினாடிக்கு அதிர்வுகளின் வரிசையின் அதிர்வெண்கள்). கோட்பாட்டு பகுப்பாய்வு, ஒலி அலைகளின் சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் ஆகியவை மூலக்கூறுகளின் மொழிபெயர்ப்பு மற்றும் அதிர்வு இயக்கங்களுக்கு இடையில் ஆற்றலை மறுபகிர்வு செய்வதற்கு சிறிது நேரம் தேவைப்படுகிறது என்ற உண்மையுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் காட்டுகிறது. இது நீண்ட அலைகள் (ஆடியோ வரம்பில் உள்ள அலைகள்) மிகக் குறுகிய "செவிக்கு புலப்படாத" அலைகளை விட சற்றே மெதுவாக பயணிக்க காரணமாகிறது. எனவே, வளிமண்டல அழுத்தத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடு நீராவியில், ஒலி வேகத்தைக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் மிகக் குறுகிய, "செவிக்கு புலப்படாத" அலைகள் வேகத்தில் பரவுகின்றன.

ஒரு ஊடகத்தில் பரவும் ஒலி அலையானது ஒலி மூலத்தின் அளவு மற்றும் வடிவத்தைப் பொறுத்து வெவ்வேறு வடிவங்களைக் கொண்டிருக்கலாம். தொழில்நுட்ப ரீதியாக மிகவும் சுவாரஸ்யமான நிகழ்வுகளில், ஒலி மூலமானது (உமிழ்ப்பான்) சில அதிர்வுறும் மேற்பரப்பு ஆகும், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு தொலைபேசி சவ்வு அல்லது ஒலிபெருக்கி டிஃப்பியூசர். அத்தகைய ஒலி மூலமானது ஒலி அலைகளை திறந்தவெளியில் வெளியிடுகிறது என்றால், அலையின் வடிவம் உமிழ்ப்பாளரின் ஒப்பீட்டு பரிமாணங்களைப் பொறுத்தது; ஒலி அலையின் நீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது அதன் பரிமாணங்கள் பெரியதாக இருக்கும் உமிழ்ப்பான், ஒலி ஆற்றலை ஒரு திசையில் மட்டுமே வெளியிடுகிறது, அதாவது அதன் ஊசலாட்ட இயக்கத்தின் திசையில். மாறாக, அலைநீளத்துடன் தொடர்புடைய சிறிய அளவிலான ரேடியேட்டர் அனைத்து திசைகளிலும் ஒலி ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் அலை முன் வடிவம் வெளிப்படையாக வேறுபட்டதாக இருக்கும்.

முதல் வழக்கை முதலில் கருத்தில் கொள்வோம். போதுமான பெரிய அளவிலான (அலைநீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது) ஒரு திடமான தட்டையான மேற்பரப்பை அதன் இயல்பான திசையில் ஊசலாட்ட இயக்கங்களைச் செய்கிறது. முன்னோக்கி நகரும், அத்தகைய மேற்பரப்பு தனக்கு முன்னால் ஒரு ஒடுக்கத்தை உருவாக்குகிறது, இது நடுத்தரத்தின் நெகிழ்ச்சி காரணமாக, உமிழ்ப்பான் இடப்பெயர்ச்சியின் திசையில் பரவுகிறது). பின்னோக்கி நகரும்போது, ​​உமிழ்ப்பான் தனக்குப் பின்னால் ஒரு வெற்றிடத்தை உருவாக்குகிறது, இது ஆரம்ப ஒடுக்கத்தைத் தொடர்ந்து ஊடகத்தில் நகரும். உமிழ்ப்பான் ஒரு குறுகிய கால ஊசலாட்டத்தின் போது, ​​அதன் இருபுறமும் ஒரு ஒலி அலையைக் கவனிப்போம், நடுத்தரத்தின் அனைத்து துகள்களும் நடுத்தர மற்றும் சராசரி அடர்த்தியின் கதிர்வீச்சு மேற்பரப்பில் இருந்து சமமான தொலைவில் அமைந்துள்ளன. ஒலியின் வேகம் c:

நடுத்தரத்தின் சராசரி அடர்த்தி மற்றும் ஒலியின் வேகத்தின் தயாரிப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது ஒலி எதிர்ப்புசூழல்.

20°C இல் ஒலி எதிர்ப்பு

(ஸ்கேன் பார்க்கவும்)

இப்போது கோள அலைகளின் வழக்கைக் கருத்தில் கொள்வோம். உமிழும் மேற்பரப்பின் பரிமாணங்கள் அலைநீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது சிறியதாக இருக்கும்போது, ​​அலையின் முன்பகுதி குறிப்பிடத்தக்க வகையில் வளைந்திருக்கும். அதிர்வு ஆற்றல் உமிழ்ப்பாளிலிருந்து எல்லா திசைகளிலும் பரவுவதால் இது நிகழ்கிறது.

பின்வரும் எளிய உதாரணத்தின் மூலம் இந்த நிகழ்வை நன்கு புரிந்து கொள்ள முடியும். ஒரு நீண்ட மரத்தடி நீரின் மேற்பரப்பில் விழுந்தது என்று கற்பனை செய்து கொள்வோம். இதன் விளைவாக வரும் அலைகள் பதிவின் இரு பக்கங்களிலும் இணையான வரிசைகளில் பயணிக்கின்றன. ஒரு சிறிய கல்லை தண்ணீரில் வீசும்போது நிலைமை வேறுபட்டது, மேலும் அலைகள் செறிவூட்டப்பட்ட வட்டங்களில் பரவுகின்றன. பதிவு ஒப்பீட்டளவில் பெரியது

நீர் மேற்பரப்பில் அலைநீளத்துடன்; அதிலிருந்து வெளிப்படும் அலைகளின் இணையான வரிசைகள் விமான அலைகளின் காட்சி மாதிரியைக் குறிக்கின்றன. கல் அளவு சிறியது; அதன் வீழ்ச்சியின் இடத்திலிருந்து வேறுபட்ட வட்டங்கள் கோள அலைகளின் மாதிரியை நமக்குத் தருகின்றன. ஒரு கோள அலை பரவும் போது, ​​அலை முகப்பின் மேற்பரப்பு அதன் ஆரத்தின் சதுர விகிதத்தில் அதிகரிக்கிறது. ஒலி மூலத்தின் ஒரு நிலையான சக்தியில், ஆரத்தின் ஒவ்வொரு சதுர சென்டிமீட்டரிலும் பாயும் ஆற்றல், அலைவுகளின் ஆற்றல் வீச்சின் சதுரத்திற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாக இருப்பதால், அலைவுகளின் வீச்சு என்பது தெளிவாகிறது. கோள அலையானது ஒலி மூலத்திலிருந்து தூரத்தின் முதல் சக்தியின் நேர்மாறாக குறைய வேண்டும். எனவே கோள அலை சமன்பாடு பின்வரும் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது:

வாயு, திரவ மற்றும் திட ஊடகங்களில் நிகழும், இது மனித கேட்கும் உறுப்புகளை அடையும் போது, ​​அவனால் ஒலியாக உணரப்படுகிறது. இந்த அலைகளின் அதிர்வெண் ஒரு வினாடிக்கு 20 முதல் 20,000 அதிர்வுகள் வரை இருக்கும். ஒலி அலைக்கான சூத்திரங்களை முன்வைப்போம் மற்றும் அதன் பண்புகளை இன்னும் விரிவாகக் கருதுவோம்.

ஒலி அலை ஏன் தோன்றுகிறது?

ஒலி அலை என்றால் என்ன என்று பலர் ஆச்சரியப்படுகிறார்கள். ஒலியின் தன்மை ஒரு மீள் ஊடகத்தில் இடையூறு ஏற்படுவதில் உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு காற்றில் அழுத்தத்தின் வடிவத்தில் அழுத்தம் தொந்தரவு ஏற்படும் போது, ​​இந்த பகுதி விண்வெளியில் பரவுகிறது. இந்த செயல்முறையானது மூலத்தை ஒட்டிய பகுதிகளில் காற்றை அழுத்துவதற்கு காரணமாகிறது, மேலும் இது விரிவடைகிறது. இந்த செயல்முறை பெருகிய முறையில் பெரிய மற்றும் உள்ளடக்கியது பெரும்பாலானவைசில ரிசீவரை அடையும் வரை இடைவெளி, எடுத்துக்காட்டாக, மனித காது.

ஒலி அலைகளின் பொதுவான பண்புகள்

ஒலி அலை என்றால் என்ன, அது மனித காதுகளால் எவ்வாறு உணரப்படுகிறது என்ற கேள்விகளைக் கருத்தில் கொள்வோம். ஒலி அலையானது காதுகளின் சங்குக்குள் நுழையும் போது, ​​அது ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் மற்றும் வீச்சுடன் செவிப்பறையின் அதிர்வுகளை ஏற்படுத்துகிறது. இந்த ஏற்ற இறக்கங்களை சவ்வுக்கு அருகில் இருக்கும் மைக்ரோ வால்யூமில் அழுத்தத்தில் அவ்வப்போது ஏற்படும் மாற்றங்களாகவும் நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம். முதலில் இது சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்துடன் ஒப்பிடுகையில் அதிகரிக்கிறது, பின்னர் குறைகிறது, ஹார்மோனிக் இயக்கத்தின் கணித விதிகளுக்குக் கீழ்ப்படிகிறது. காற்று அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் வீச்சு, அதாவது, வளிமண்டல அழுத்தத்துடன் கூடிய ஒலி அலையால் உருவாக்கப்பட்ட அதிகபட்ச அல்லது குறைந்தபட்ச அழுத்தத்திற்கு இடையிலான வேறுபாடு ஒலி அலையின் வீச்சுக்கு விகிதாசாரமாகும்.

பல உடல் பரிசோதனைகள் மனித காதுக்கு தீங்கு விளைவிக்காமல் உணரக்கூடிய அதிகபட்ச அழுத்தம் 2800 µN/cm 2 என்று காட்டுகின்றன. ஒப்பிடுகையில், பூமியின் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள வளிமண்டல அழுத்தம் 10 மில்லியன் μN/cm2 என்று சொல்லலாம். அழுத்தம் மற்றும் அலைவுகளின் வீச்சு ஆகியவற்றின் விகிதாசாரத்தை கருத்தில் கொண்டு, பிந்தைய மதிப்பு வலுவான அலைகளுக்கு கூட முக்கியமற்றது என்று நாம் கூறலாம். ஒலி அலையின் நீளத்தைப் பற்றி நாம் பேசினால், ஒரு வினாடிக்கு 1000 அதிர்வுகளின் அதிர்வெண் ஒரு சென்டிமீட்டரில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்காக இருக்கும்.

பலவீனமான ஒலிகள் 0.001 μN/cm 2 வரிசையின் அழுத்த ஏற்ற இறக்கங்களை உருவாக்குகின்றன, 1000 Hz அதிர்வெண்ணுக்கான அலை அலைவுகளின் வீச்சு 10 -9 செமீ ஆகும், அதே நேரத்தில் காற்று மூலக்கூறுகளின் சராசரி விட்டம் 10 -8 செமீ ஆகும், அதாவது, மனித காது மிகவும் உணர்திறன் வாய்ந்த உறுப்பு.

ஒலி அலை தீவிரம் பற்றிய கருத்து

வடிவியல் பார்வையில், ஒலி அலை என்பது ஒரு அலைவு ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவம், இயற்பியல் பார்வையில் இருந்து, ஒலி அலைகளின் முக்கிய சொத்து ஆற்றல் பரிமாற்ற திறன் ஆகும். அலை ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் மிக முக்கியமான உதாரணம் சூரியன், அதன் உமிழப்படும் மின்காந்த அலைகள் நமது முழு கிரகத்திற்கும் ஆற்றலை வழங்குகின்றன.

இயற்பியலில் ஒலி அலையின் தீவிரம் என்பது அலையின் பரவலுக்கு செங்குத்தாக இருக்கும் ஒரு யூனிட் பரப்பளவு வழியாக அலையால் மாற்றப்படும் ஆற்றலின் அளவு மற்றும் ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு என வரையறுக்கப்படுகிறது. சுருக்கமாக, அலையின் தீவிரம் என்பது ஒரு யூனிட் பகுதி வழியாக அதன் சக்தி பரிமாற்றம் ஆகும்.

ஒலி அலைகளின் வலிமை பொதுவாக டெசிபல்களில் அளவிடப்படுகிறது, இது ஒரு மடக்கை அளவை அடிப்படையாகக் கொண்டது, முடிவுகளின் நடைமுறை பகுப்பாய்வுக்கு வசதியானது.

வெவ்வேறு ஒலிகளின் தீவிரம்

டெசிபல்களில் பின்வரும் அளவுகோல் பலவற்றின் பொருள் மற்றும் அது ஏற்படுத்தும் உணர்வுகளைப் பற்றிய ஒரு கருத்தை அளிக்கிறது:

• விரும்பத்தகாத மற்றும் சங்கடமான உணர்வுகளின் வரம்பு 120 டெசிபல்களில் (dB) தொடங்குகிறது;
• ஒரு ரிவெட்டிங் சுத்தியல் 95 dB சத்தத்தை உருவாக்குகிறது;
• அதிவேக ரயில் - 90 dB;
• அதிக போக்குவரத்து கொண்ட தெரு - 70 dB;
• மக்களிடையே ஒரு சாதாரண உரையாடலின் அளவு 65 dB ஆகும்;
• மிதமான வேகத்தில் நகரும் ஒரு நவீன கார் 50 dB சத்தத்தை உருவாக்குகிறது;
• சராசரி ரேடியோ தொகுதி - 40 dB;
• அமைதியான உரையாடல் - 20 dB;
• மரத்தின் பசுமையான சத்தம் - 10 dB;
• மனித ஒலி உணர்திறனின் குறைந்தபட்ச வரம்பு 0 dB க்கு அருகில் உள்ளது.

மனித காதுகளின் உணர்திறன் ஒலியின் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது மற்றும் 2000-3000 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அலைகளுக்கு அதிகபட்சம். இந்த அதிர்வெண் வரம்பில் ஒலியைப் பொறுத்தவரை, மனித உணர்திறனின் கீழ் 10 -5 dB ஆகும். குறிப்பிட்ட இடைவெளியை விட அதிக மற்றும் குறைந்த அதிர்வெண்கள் குறைந்த உணர்திறன் வரம்பில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும், இதனால் ஒரு நபர் 20 ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 20,000 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்களை பல பத்து டிபி தீவிரத்தில் மட்டுமே கேட்கிறார்.

தீவிரத்தின் மேல் வாசலைப் பொறுத்தவரை, ஒலி ஒரு நபருக்கு சிரமத்தையும் வலியையும் ஏற்படுத்தத் தொடங்குகிறது, இது நடைமுறையில் அதிர்வெண்ணிலிருந்து சுயாதீனமானது மற்றும் 110-130 dB வரம்பில் உள்ளது என்று கூற வேண்டும்.

ஒலி அலையின் வடிவியல் பண்புகள்

ஒரு உண்மையான ஒலி அலை என்பது நீளமான அலைகளின் சிக்கலான ஊசலாட்ட பாக்கெட் ஆகும், இது எளிய ஹார்மோனிக் அதிர்வுகளாக சிதைந்துவிடும். அத்தகைய ஒவ்வொரு ஊசலாட்டமும் ஒரு வடிவியல் பார்வையில் பின்வரும் பண்புகளால் விவரிக்கப்படுகிறது:

1. அலை வீச்சு என்பது சமநிலையிலிருந்து அலையின் ஒவ்வொரு பிரிவின் அதிகபட்ச விலகல் ஆகும். இந்த அளவிற்கு A என்ற பெயர் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது.
2. காலம். ஒரு எளிய அலையானது அதன் முழுமையான அலைவுகளை நிறைவு செய்யும் நேரம் இதுவாகும். இந்த நேரத்திற்குப் பிறகு, அலையின் ஒவ்வொரு புள்ளியும் அதன் ஊசலாட்ட செயல்முறையை மீண்டும் செய்யத் தொடங்குகிறது. காலம் பொதுவாக T என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது மற்றும் SI அமைப்பில் நொடிகளில் அளவிடப்படுகிறது.
3. அதிர்வெண். கொடுக்கப்பட்ட அலை ஒரு நொடிக்கு எத்தனை அலைவுகளை உருவாக்குகிறது என்பதைக் காட்டும் இயற்பியல் அளவு இது. அதாவது, அதன் பொருளில் இது காலத்திற்குப் பிரதிபலன் ஒரு அளவு. இது எஃப் என நியமிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒலி அலையின் அதிர்வெண்ணுக்கு, ஒரு காலகட்டத்தின் மூலம் அதை நிர்ணயிப்பதற்கான சூத்திரம் பின்வருமாறு: f = 1/T.
4. அலைநீளம் என்பது ஒரு அலைவு காலத்தில் அது பயணிக்கும் தூரம். வடிவியல் ரீதியாக, அலைநீளம் என்பது சைன் வளைவில் உள்ள இரண்டு அருகிலுள்ள அதிகபட்சம் அல்லது இரண்டு அருகிலுள்ள மினிமாக்களுக்கு இடையிலான தூரம். ஒலி அலையின் அலைவு நீளம் என்பது காற்று அழுத்தத்தின் அருகிலுள்ள பகுதிகள் அல்லது அலை நகரும் இடத்தில் அதன் அரிதான இடங்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம் ஆகும். இது பொதுவாக λ என்ற கிரேக்க எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது.
5. ஒலி அலையின் பரவலின் வேகம் என்பது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு அலையின் சுருக்கப் பகுதி அல்லது அரிதான பகுதி பரவும் தூரம் ஆகும். இந்த மதிப்பு v என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது. ஒலி அலையின் வேகத்திற்கு, சூத்திரம்: v = λ*f.

ஒரு தூய ஒலி அலையின் வடிவவியல், அதாவது நிலையான தூய்மையின் அலை, சைனூசாய்டல் சட்டத்திற்குக் கீழ்ப்படிகிறது. பொது வழக்கில், ஒலி அலைக்கான சூத்திரம் வடிவம் கொண்டது: y = A*sin(ωt), இங்கு y என்பது அலையின் மீது கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியின் ஆய மதிப்பு, t என்பது நேரம், ω = 2*pi*f அலைவுகளின் சுழற்சி அதிர்வெண்.

அதிவேக ஒலி

பல ஒலி ஆதாரங்கள் கால இடைவெளியாகக் கருதப்படலாம், எடுத்துக்காட்டாக, கிட்டார், பியானோ, புல்லாங்குழல் போன்ற இசைக்கருவிகளின் ஒலி, ஆனால் அதுவும் உள்ளது. பெரிய எண்ணிக்கைஇயற்கையில் உள்ள ஒலிகள், அதாவது அதிர்வுகள் அவற்றின் அதிர்வெண் மற்றும் வடிவத்தை விண்வெளியில் மாற்றுகின்றன. தொழில்நுட்ப ரீதியாக, இந்த வகை ஒலி சத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. அதிவேக ஒலியின் தெளிவான எடுத்துக்காட்டுகள் நகர இரைச்சல், கடல் இரைச்சல், தாள வாத்தியங்களின் ஒலிகள், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு டிரம் மற்றும் பிற.

ஒலி அலை பரப்புதல் ஊடகம்

மின்காந்த கதிர்வீச்சைப் போலல்லாமல், ஃபோட்டான்களுக்கு அவற்றின் பரவலுக்கு எந்த பொருள் ஊடகமும் தேவையில்லை, ஒலியின் தன்மை அதன் பரவலுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட ஊடகம் தேவைப்படுகிறது, அதாவது இயற்பியல் விதிகளின்படி, ஒலி அலைகள் வெற்றிடத்தில் பரவ முடியாது.

ஒலி வாயுக்கள், திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களில் பயணிக்க முடியும். ஒரு ஊடகத்தில் பரவும் ஒலி அலையின் முக்கிய பண்புகள் பின்வருமாறு:

• அலை நேர்கோட்டில் பரவுகிறது;
• இது ஒரே மாதிரியான ஊடகத்தில் எல்லா திசைகளிலும் சமமாக பரவுகிறது, அதாவது, ஒலி மூலத்திலிருந்து வேறுபட்டு, ஒரு சிறந்த கோள மேற்பரப்பை உருவாக்குகிறது.
• ஒலியின் வீச்சு மற்றும் அதிர்வெண் எதுவாக இருந்தாலும், அதன் அலைகள் கொடுக்கப்பட்ட ஊடகத்தில் அதே வேகத்தில் பரவுகின்றன.

பல்வேறு ஊடகங்களில் ஒலி அலைகளின் வேகம்

ஒலி பரவலின் வேகம் இரண்டு முக்கிய காரணிகளைப் பொறுத்தது: அலை பயணிக்கும் ஊடகம் மற்றும் வெப்பநிலை. பொதுவாக, பின்வரும் விதி பொருந்தும்: நடுத்தர அடர்த்தியானது, மற்றும் அதிக வெப்பநிலை, அதில் வேகமாக ஒலி நகரும்.

எடுத்துக்காட்டாக, 20 ℃ வெப்பநிலையிலும் 50% ஈரப்பதத்திலும் பூமியின் மேற்பரப்புக்கு அருகில் காற்றில் ஒலி அலை பரவும் வேகம் 1235 km/h அல்லது 343 m/s ஆகும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் நீரில், ஒலி 4.5 மடங்கு வேகமாக நகரும், அதாவது சுமார் 5735 கிமீ/ம அல்லது 1600 மீ/வி. காற்றில் உள்ள வெப்பநிலையில் ஒலியின் வேகத்தை சார்ந்திருப்பதைப் பொறுத்தவரை, ஒவ்வொரு டிகிரி செல்சியஸுக்கும் வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் 0.6 மீ/வி அதிகரிக்கிறது.

டிம்ப்ரே மற்றும் தொனி

ஒரு சரம் அல்லது உலோகத் தகடு சுதந்திரமாக அதிர்வதற்கு அனுமதிக்கப்பட்டால், அது மாறுபட்ட அதிர்வெண்களின் ஒலிகளை உருவாக்கும். ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணின் ஒலியை உருவாக்கும் உடலைக் கண்டுபிடிப்பது மிகவும் அரிதானது, பொதுவாக ஒரு பொருளின் ஒலி ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் அதிர்வெண்களின் தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளது.

ஒரு ஒலியின் சத்தம் அதில் இருக்கும் ஹார்மோனிக்ஸ் எண்ணிக்கை மற்றும் அவற்றின் தீவிரம் ஆகியவற்றால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. டிம்ப்ரே என்பது ஒரு அகநிலை மதிப்பு, அதாவது, இது ஒரு குறிப்பிட்ட நபரால் ஒலிக்கும் பொருளின் கருத்து. டிம்ப்ரே பொதுவாக பின்வரும் உரிச்சொற்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது: உயர், புத்திசாலித்தனம், சோனரஸ், மெல்லிசை மற்றும் பல.

டோன் என்பது ஒரு ஒலி உணர்வு, இது அதிக அல்லது குறைந்த என வகைப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இந்த மதிப்பு அகநிலை மற்றும் எந்த கருவியாலும் அளவிட முடியாது. தொனி ஒரு புறநிலை அளவோடு தொடர்புடையது - ஒலி அலையின் அதிர்வெண், ஆனால் அவற்றுக்கிடையே தெளிவான தொடர்பு இல்லை. எடுத்துக்காட்டாக, நிலையான தீவிரத்தின் ஒற்றை அதிர்வெண் ஒலிக்கு, அதிர்வெண் அதிகரிக்கும் போது தொனி அதிகரிக்கிறது. ஒலியின் அதிர்வெண் மாறாமல் இருந்து அதன் தீவிரம் அதிகரித்தால், தொனி குறைவாக இருக்கும்.

ஒலி மூலங்களின் வடிவம்

உடலின் வடிவத்திற்கு ஏற்ப செயல்படுகிறது இயந்திர அதிர்வுகள்இதனால் மூன்று முக்கிய வகைகளின் அலைகளை உருவாக்குகிறது:

1. புள்ளி ஆதாரம். இது கோள வடிவ ஒலி அலைகளை உருவாக்குகிறது, அவை மூலத்திலிருந்து தூரத்துடன் விரைவாக சிதைகின்றன (மூலத்திலிருந்து தூரம் இரட்டிப்பானால் தோராயமாக 6 dB).
2. வரி ஆதாரம். இது உருளை அலைகளை உருவாக்குகிறது, இதன் தீவிரம் புள்ளி மூலத்தை விட மெதுவாக குறைகிறது (ஒவ்வொரு முறையும் மூலத்தை விட இரண்டு மடங்கு தூரத்திற்கு, தீவிரம் 3 dB ஆக குறைகிறது).
3. தட்டையான அல்லது இரு பரிமாண ஆதாரம். இது ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் மட்டுமே அலைகளை உருவாக்குகிறது. அத்தகைய மூலத்தின் உதாரணம் ஒரு சிலிண்டரில் நகரும் பிஸ்டன் ஆகும்.

மின்னணு ஒலி ஆதாரங்கள்

ஒலி அலையை உருவாக்க, மின்னணு மூலங்கள் ஒரு சிறப்பு சவ்வு (ஸ்பீக்கர்) ஐப் பயன்படுத்துகின்றன, இது நிகழ்வின் காரணமாக இயந்திர அதிர்வுகளை செய்கிறது. மின்காந்த தூண்டல். அத்தகைய ஆதாரங்களில் பின்வருவன அடங்கும்:

• பல்வேறு டிஸ்க்குகளின் பிளேயர்கள் (சிடி, டிவிடி மற்றும் பிற);
• கேசட் ரெக்கார்டர்கள்;
• ரேடியோக்கள்;
• தொலைக்காட்சிகள் மற்றும் சில.

ஒலி என்பது இயந்திர அதிர்வுகள் ஆகும், இது ஒரு மீள் பொருள் ஊடகத்தில் முதன்மையாக நீளமான அலைகளின் வடிவத்தில் பரவுகிறது.

ஒரு வெற்றிடத்தில், ஒலி பரவாது, ஏனெனில் ஒலி பரிமாற்றத்திற்கு பொருள் ஊடகம் மற்றும் பொருள் ஊடகத்தின் துகள்களுக்கு இடையே இயந்திர தொடர்பு தேவைப்படுகிறது.

ஒரு ஊடகத்தில், ஒலி ஒலி அலைகளின் வடிவத்தில் பயணிக்கிறது. ஒலி அலைகள் என்பது இயந்திர அதிர்வுகளாகும், அவை ஒரு ஊடகத்தில் அதன் நிபந்தனை துகள்களைப் பயன்படுத்தி பரவுகின்றன. ஒரு ஊடகத்தின் வழக்கமான துகள்கள் அதன் மைக்ரோவால்யூம்களைக் குறிக்கும்.

ஒலி அலையின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள்:

1. அதிர்வெண்.

அதிர்வெண்ஒலி அலை என்பது அளவு ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு முழுமையான அலைவுகளின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். சின்னத்தால் குறிக்கப்படுகிறது v (நிர்வாணமாக) மற்றும் அளவிடப்பட்டது ஹெர்ட்ஸில். 1 ஹெர்ட்ஸ் = 1 எண்ணிக்கை/வினாடி = [s -1 ].

ஒலி அதிர்வு அளவு பின்வரும் அதிர்வெண் இடைவெளிகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது:

· இன்ஃப்ராசவுண்ட் (0 முதல் 16 ஹெர்ட்ஸ் வரை);

· கேட்கக்கூடிய ஒலி (16 முதல் 16,000 ஹெர்ட்ஸ் வரை);

அல்ட்ராசவுண்ட் (16,000 ஹெர்ட்ஸ்க்கு மேல்).

ஒலி அலையின் அதிர்வெண் அதன் தலைகீழ் அளவுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது - ஒலி அலையின் காலம். காலம்ஒலி அலை என்பது ஊடகத்தின் துகள்களின் ஒரு முழுமையான அதிர்வு நேரமாகும். நியமிக்கப்பட்டது டிமற்றும் நொடிகளில் [வி] அளவிடப்படுகிறது.

ஒலி அலைகளை சுமந்து செல்லும் ஊடகத்தின் துகள்களின் அதிர்வு திசையின் படி, ஒலி அலைகள் பிரிக்கப்படுகின்றன:

· நீளமான;

· குறுக்கு.

நீளமான அலைகளுக்கு, நடுத்தரத்தின் துகள்களின் அதிர்வு திசையானது ஊடகத்தில் ஒலி அலையின் பரவலின் திசையுடன் ஒத்துப்போகிறது (படம் 1).

குறுக்கு அலைகளுக்கு, ஊடகத்தின் துகள்களின் அதிர்வு திசைகள் ஒலி அலையின் பரவலின் திசைக்கு செங்குத்தாக இருக்கும் (படம் 2).

அரிசி. 1 படம். 2

வாயுக்கள், திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களில் நீளமான அலைகள் பரவுகின்றன. குறுக்கு - திடப்பொருட்களில் மட்டுமே.

3. அதிர்வுகளின் வடிவம்.

அதிர்வுகளின் வடிவத்தின் படி, ஒலி அலைகள் பிரிக்கப்படுகின்றன:

· எளிய அலைகள்;

சிக்கலான அலைகள்.

ஒரு எளிய அலையின் வரைபடம் ஒரு சைன் அலை.

ஒரு சிக்கலான அலையின் வரைபடம் என்பது சைனூசாய்டல் அல்லாத கால வளைவாகும் .

4. அலைநீளம்.

அலைநீளம் என்பது அளவுஒரு ஒலி அலை ஒரு நேரத்தில் பயணிக்கும் தூரத்திற்கு சமம். இது λ (லாம்ப்டா) எனப் பெயரிடப்பட்டு மீட்டர் (மீ), சென்டிமீட்டர் (செ.மீ.), மில்லிமீட்டர் (மி.மீ), மைக்ரோமீட்டர் (µm) ஆகியவற்றில் அளவிடப்படுகிறது.

அலைநீளம் ஒலி பயணிக்கும் ஊடகத்தைப் பொறுத்தது.

5. ஒலி அலை வேகம்.

ஒலி அலை வேகம்நிலையான ஒலி மூலத்தைக் கொண்ட ஊடகத்தில் ஒலி பரப்புதலின் வேகம். சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படும் v குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது:

ஒலி அலையின் வேகம் நடுத்தர வகை மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. ஒலியின் வேகம் திட மீள் உடல்களில் அதிகமாகவும், திரவங்களில் குறைவாகவும், வாயுக்களில் குறைவாகவும் இருக்கும்.

காற்று, சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தம், வெப்பநிலை - 20 டிகிரி, v = 342 m/s;

நீர், வெப்பநிலை 15-20 டிகிரி, v = 1500 m/s;

உலோகங்கள், v = 5000-10000 m/s.

10 டிகிரி வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் காற்றில் ஒலியின் வேகம் சுமார் 0.6 மீ/வி அதிகரிக்கிறது.

விரிவுரை 3 ஒலியியல். ஒலி

1. ஒலி, ஒலி வகைகள்.

2. உடல் பண்புகள்ஒலி.

3. செவிப்புலன் உணர்வின் பண்புகள். ஒலி அளவீடுகள்.

4. இடைமுகம் முழுவதும் ஒலி கடந்து செல்வது.

5. ஒலி முறைகள்ஆராய்ச்சி.

6. சத்தம் தடுப்பு தீர்மானிக்கும் காரணிகள். சத்தம் பாதுகாப்பு.

7. அடிப்படை கருத்துக்கள் மற்றும் சூத்திரங்கள். அட்டவணைகள்.

8. பணிகள்.

ஒலியியல்.ஒரு பரந்த பொருளில், இது இயற்பியலின் ஒரு கிளையாகும், இது மிகக் குறைந்த அதிர்வெண்களிலிருந்து அதிக அலைவரிசை வரை மீள் அலைகளைப் படிக்கிறது. ஒரு குறுகிய அர்த்தத்தில், இது ஒலி பற்றிய ஆய்வு.

பரந்த பொருளில் ஒலி என்பது மீள் அதிர்வுகள் மற்றும் வாயு, திரவ மற்றும் திடப் பொருட்களில் பரவும் அலைகள் ஆகும்; ஒரு குறுகிய அர்த்தத்தில், மனிதர்கள் மற்றும் விலங்குகளின் கேட்கும் உறுப்புகளால் அகநிலை ரீதியாக உணரப்பட்ட ஒரு நிகழ்வு.

பொதுவாக, மனித காது 16 ஹெர்ட்ஸ் முதல் 20 கிலோஹெர்ட்ஸ் வரையிலான அதிர்வெண் வரம்பில் ஒலியைக் கேட்கிறது. இருப்பினும், வயதுக்கு ஏற்ப, இந்த வரம்பின் மேல் வரம்பு குறைகிறது:

16-20 ஹெர்ட்ஸுக்குக் குறைவான அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அழைக்கப்படுகிறது இன்ஃப்ராசவுண்ட், 20 kHz க்கு மேல் - அல்ட்ராசவுண்ட்,மற்றும் 10 9 முதல் 10 12 ஹெர்ட்ஸ் வரம்பில் அதிக அதிர்வெண் மீள் அலைகள் - மிகை ஒலி.

இயற்கையில் காணப்படும் ஒலிகள் பல வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன.

தொனி -இது ஒரு குறிப்பிட்ட காலச் செயலாகும். தொனியின் முக்கிய பண்பு அதிர்வெண். எளிமையான தொனிஒரு ஹார்மோனிக் சட்டத்தின்படி அதிர்வுறும் உடலால் உருவாக்கப்பட்டது (உதாரணமாக, ஒரு டியூனிங் ஃபோர்க்). சிக்கலான தொனிஇசைக்கருவியின் ஒலி, மனித பேச்சுக் கருவியால் உருவாக்கப்பட்ட ஒலி) இசைக்கருவி இல்லாத கால அலைவுகளால் உருவாக்கப்பட்டது.

சத்தம்ஒரு சிக்கலான, திரும்பத் திரும்ப வராத நேரத்தைச் சார்ந்து இருக்கும் ஒலி மற்றும் தோராயமாக மாறும் சிக்கலான டோன்களின் (இலைகளின் சலசலப்பு) கலவையாகும்.

சோனிக் பூம்- இது ஒரு குறுகிய கால ஒலி தாக்கம் (கைதட்டல், வெடிப்பு, அடி, இடி).

ஒரு சிக்கலான தொனி, ஒரு குறிப்பிட்ட கால செயல்முறையாக, எளிய டோன்களின் கூட்டுத்தொகையாக (கூறு டோன்களாக சிதைந்து) குறிப்பிடப்படுகிறது. இந்த சிதைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது ஸ்பெக்ட்ரம்.

தொனியின் ஒலி நிறமாலை என்பது அதன் அனைத்து அதிர்வெண்களின் கூட்டுத்தொகையாகும், இது அவற்றின் ஒப்பீட்டு தீவிரம் அல்லது வீச்சுகளைக் குறிக்கிறது.

ஸ்பெக்ட்ரமில் (ν) குறைந்த அதிர்வெண் அடிப்படை தொனிக்கு ஒத்திருக்கிறது, மீதமுள்ள அதிர்வெண்கள் ஓவர்டோன்கள் அல்லது ஹார்மோனிக்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. ஓவர்டோன்கள் அதிர்வெண்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை அடிப்படை அதிர்வெண்ணின் மடங்குகளாகும்: 2ν, 3ν, 4ν, ...

பொதுவாக, ஸ்பெக்ட்ரமின் மிகப்பெரிய அலைவீச்சு அடிப்படை தொனிக்கு ஒத்திருக்கிறது. இது ஒலியின் சுருதியாக காதுகளால் உணரப்படுகிறது (கீழே காண்க). ஓவர்டோன்கள் ஒலியின் "வண்ணத்தை" உருவாக்குகின்றன. வெவ்வேறு கருவிகளால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரே சுருதியின் ஒலிகள், ஓவர்டோன்களின் வீச்சுகளுக்கு இடையே உள்ள வெவ்வேறு உறவுகளால் துல்லியமாக காதுகளால் வித்தியாசமாக உணரப்படுகின்றன. படம் 3.1, பியானோ மற்றும் கிளாரினெட்டில் வாசிக்கப்படும் அதே நோட்டின் (ν = 100 ஹெர்ட்ஸ்) நிறமாலையைக் காட்டுகிறது.

அரிசி. 3.1பியானோ (அ) மற்றும் கிளாரினெட் (பி) குறிப்புகளின் ஸ்பெக்ட்ரா

சத்தத்தின் ஒலி ஸ்பெக்ட்ரம் தொடர்ச்சியான.