यदि ध्वनि तरंग को अपने मार्ग में बाधाओं का सामना नहीं करना पड़ता है, तो यह सभी दिशाओं में समान रूप से फैलती है। लेकिन हर बाधा उसके लिए रुकावट नहीं बनती.
अपने रास्ते में किसी बाधा का सामना करने के बाद, ध्वनि इसके चारों ओर झुक सकती है, परावर्तित हो सकती है, अपवर्तित हो सकती है या अवशोषित हो सकती है।
ध्वनि विवर्तन
हम किसी इमारत के कोने पर, किसी पेड़ के पीछे या बाड़ के पीछे खड़े किसी व्यक्ति से बात कर सकते हैं, हालाँकि हम उसे देख नहीं सकते हैं। हम इसे सुनते हैं क्योंकि ध्वनि इन वस्तुओं के चारों ओर झुकने और उनके पीछे के क्षेत्र में प्रवेश करने में सक्षम है।
किसी बाधा के चारों ओर झुकने की तरंग की क्षमता कहलाती है विवर्तन .
विवर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंगदैर्ध्य बाधा के आकार से अधिक हो जाती है। कम आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें काफी लंबी होती हैं। उदाहरण के लिए, 100 हर्ट्ज की आवृत्ति पर यह 3.37 मीटर के बराबर है। जैसे-जैसे आवृत्ति घटती है, लंबाई और भी अधिक हो जाती है। इसलिए, एक ध्वनि तरंग अपने तुलनीय वस्तुओं के चारों ओर आसानी से झुक जाती है। पार्क में मौजूद पेड़ हमारी ध्वनि सुनने में बिल्कुल भी बाधा नहीं डालते, क्योंकि उनके तनों का व्यास ध्वनि तरंग की लंबाई से बहुत छोटा होता है।
विवर्तन के कारण, ध्वनि तरंगें किसी बाधा में दरारों और छिद्रों के माध्यम से प्रवेश करती हैं और उनके पीछे फैलती हैं।
आइए ध्वनि तरंग के मार्ग में एक छेद वाली एक फ्लैट स्क्रीन रखें।
ऐसे मामले में जहां ध्वनि तरंग दैर्ध्य ƛ छेद के व्यास से बहुत बड़ा डी , या ये मान लगभग बराबर हैं, तो छेद के पीछे ध्वनि उस क्षेत्र के सभी बिंदुओं तक पहुंच जाएगी जो स्क्रीन के पीछे है (ध्वनि छाया क्षेत्र)। बाहर जाने वाली तरंग का अगला भाग एक गोलार्ध जैसा दिखेगा।
अगर ƛ स्लिट के व्यास से थोड़ा ही छोटा होता है, तो तरंग का मुख्य भाग सीधा फैलता है, और एक छोटा भाग किनारों की ओर थोड़ा मुड़ जाता है। और मामले में जब ƛ काफी कम डी , पूरी लहर आगे की दिशा में जाएगी।
ध्वनि प्रतिबिम्ब
यदि कोई ध्वनि तरंग दो मीडिया के बीच इंटरफेस से टकराती है, तो इसके आगे प्रसार के लिए विभिन्न विकल्प संभव हैं। ध्वनि को इंटरफ़ेस से परावर्तित किया जा सकता है, दिशा बदले बिना दूसरे माध्यम में ले जाया जा सकता है, या अपवर्तित किया जा सकता है, यानी अपनी दिशा बदलते हुए स्थानांतरित किया जा सकता है।
मान लीजिए कि ध्वनि तरंग के मार्ग में एक बाधा उत्पन्न होती है, जिसका आकार तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़ा है, उदाहरण के लिए, एक खड़ी चट्टान। ध्वनि कैसे व्यवहार करेगी? चूँकि यह इस बाधा के आसपास नहीं जा सकता, इसलिए यह इससे परिलक्षित होगा। बाधा के पीछे है ध्वनिक छाया क्षेत्र .
किसी बाधा से परावर्तित ध्वनि कहलाती है गूंज .
ध्वनि तरंग के परावर्तन की प्रकृति भिन्न हो सकती है। यह परावर्तक सतह के आकार पर निर्भर करता है।
प्रतिबिंब इसे दो अलग-अलग मीडिया के बीच इंटरफेस पर ध्वनि तरंग की दिशा में बदलाव कहा जाता है। परावर्तित होने पर, तरंग उसी माध्यम में लौट आती है जहाँ से वह आई थी।
यदि सतह समतल है तो उसमें से ध्वनि उसी प्रकार परावर्तित होती है जैसे दर्पण में प्रकाश की किरण परावर्तित होती है।
अवतल सतह से परावर्तित ध्वनि किरणें एक बिंदु पर केंद्रित होती हैं।
उत्तल सतह ध्वनि को नष्ट कर देती है।
फैलाव का प्रभाव उत्तल स्तंभों, बड़े मोल्डिंग, झूमर आदि द्वारा दिया जाता है।
ध्वनि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में नहीं जाती है, बल्कि यदि माध्यम के घनत्व में काफी अंतर हो तो ध्वनि उसमें से परावर्तित हो जाती है। इस प्रकार, पानी में दिखाई देने वाली ध्वनि हवा में स्थानांतरित नहीं होती है। इंटरफ़ेस से परावर्तित होकर, यह पानी में रहता है। नदी किनारे खड़े व्यक्ति को यह आवाज सुनाई नहीं देगी। यह पानी और हवा की तरंग बाधाओं में बड़े अंतर से समझाया गया है। ध्वनिकी में, तरंग प्रतिबाधा माध्यम के घनत्व और उसमें ध्वनि की गति के उत्पाद के बराबर होती है। चूँकि गैसों का तरंग प्रतिरोध तरल और ठोस पदार्थों के तरंग प्रतिरोध से काफी कम होता है, जब कोई ध्वनि तरंग हवा और पानी की सीमा से टकराती है, तो वह परावर्तित हो जाती है।
पानी में मछलियाँ पानी की सतह से ऊपर दिखाई देने वाली ध्वनि को नहीं सुनती हैं, लेकिन वे उस ध्वनि को स्पष्ट रूप से पहचान सकती हैं, जिसका स्रोत पानी में कंपन करने वाला कोई पिंड है।
ध्वनि का अपवर्तन
ध्वनि प्रसार की दिशा बदलना कहलाता है अपवर्तन . यह घटना तब घटित होती है जब ध्वनि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में यात्रा करती है, और इन वातावरणों में इसके प्रसार की गति अलग-अलग होती है।
आपतन कोण की ज्या और परावर्तन कोण की ज्या का अनुपात मीडिया में ध्वनि प्रसार की गति के अनुपात के बराबर होता है।
कहाँ मैं - घटना का कोण,
आर – परावर्तन का कोण,
वि 1 – पहले माध्यम में ध्वनि प्रसार की गति,
वि 2 – दूसरे माध्यम में ध्वनि प्रसार की गति,
एन - अपवर्तक सूचकांक।
ध्वनि का अपवर्तन कहलाता है अपवर्तन .
यदि कोई ध्वनि तरंग सतह पर लंबवत नहीं, बल्कि 90° के अलावा किसी अन्य कोण पर गिरती है, तो अपवर्तित तरंग आपतित तरंग की दिशा से विचलित हो जाएगी।
ध्वनि का अपवर्तन न केवल मीडिया के बीच इंटरफेस पर देखा जा सकता है। ध्वनि तरंगें एक विषम माध्यम - वायुमंडल, महासागर - में अपनी दिशा बदल सकती हैं।
वायुमंडल में, अपवर्तन हवा के तापमान, गति और वायु द्रव्यमान की गति की दिशा में परिवर्तन के कारण होता है। और समुद्र में यह पानी के गुणों की विविधता के कारण प्रकट होता है - अलग-अलग गहराई पर अलग-अलग हाइड्रोस्टेटिक दबाव, अलग-अलग तापमान और अलग-अलग लवणता।
ध्वनि अवशोषण
जब कोई ध्वनि तरंग किसी सतह से टकराती है, तो उसकी ऊर्जा का कुछ भाग अवशोषित हो जाता है। और एक माध्यम कितनी ऊर्जा अवशोषित कर सकता है यह ध्वनि अवशोषण गुणांक को जानकर निर्धारित किया जा सकता है। यह गुणांक दर्शाता है कि ध्वनि कंपन की कितनी ऊर्जा बाधा के 1 m2 द्वारा अवशोषित की जाती है। इसका मान 0 से 1 तक होता है।
ध्वनि अवशोषण की माप की इकाई कहलाती है साबिन . इसका नाम अमेरिकी भौतिकशास्त्री के नाम पर पड़ा वालेस क्लेमेंट सबिन, वास्तुशिल्प ध्वनिकी के संस्थापक। 1 साबिन वह ऊर्जा है जो सतह के 1 मीटर 2 द्वारा अवशोषित होती है, जिसका अवशोषण गुणांक 1 है। यानी, ऐसी सतह को ध्वनि तरंग की पूरी ऊर्जा को अवशोषित करना चाहिए।
प्रतिध्वनि
वालेस साबिन
ध्वनि को अवशोषित करने की सामग्री की संपत्ति का वास्तुकला में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फॉग संग्रहालय के भाग, लेक्चर हॉल के ध्वनिकी का अध्ययन करते समय, वालेस क्लेमेंट सबिन ने निष्कर्ष निकाला कि हॉल के आकार, ध्वनिक स्थितियों, ध्वनि-अवशोषित सामग्री के प्रकार और क्षेत्र के बीच एक संबंध था। प्रतिध्वनि समय .
प्रतिध्वनि बाधाओं से ध्वनि तरंग के परावर्तन की प्रक्रिया और ध्वनि स्रोत बंद होने के बाद उसके क्रमिक क्षीणन को कहते हैं। एक बंद जगह में दीवारों और वस्तुओं से ध्वनि बार-बार परावर्तित हो सकती है। परिणामस्वरूप, विभिन्न प्रतिध्वनि संकेत उत्पन्न होते हैं, जिनमें से प्रत्येक अलग-अलग लगता है। इस प्रभाव को कहा जाता है प्रतिध्वनि प्रभाव .
कमरे की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है प्रतिध्वनि समय , जिसे सबिन ने दर्ज किया और गणना की।
कहाँ वी - कमरे का आयतन,
ए - सामान्य ध्वनि अवशोषण।
कहाँ एक मैं - सामग्री का ध्वनि अवशोषण गुणांक,
एस मैं - प्रत्येक सतह का क्षेत्रफल.
यदि प्रतिध्वनि का समय लंबा है, तो ध्वनियाँ हॉल के चारों ओर "भटकती" प्रतीत होती हैं। वे एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, ध्वनि का मुख्य स्रोत बंद कर देते हैं, और हॉल तेज़ हो जाता है। थोड़े से प्रतिध्वनि समय के साथ, दीवारें जल्दी से ध्वनि को अवशोषित कर लेती हैं और वे सुस्त हो जाती हैं। इसलिए, प्रत्येक कमरे की अपनी सटीक गणना होनी चाहिए।
अपनी गणना के आधार पर, साबिन ने ध्वनि-अवशोषित सामग्रियों को इस तरह व्यवस्थित किया कि "प्रतिध्वनि प्रभाव" कम हो जाए। और बोस्टन सिम्फनी हॉल, जिसके निर्माण पर वह एक ध्वनिक सलाहकार थे, आज भी दुनिया के सर्वश्रेष्ठ हॉलों में से एक माना जाता है।
यदि ध्वनि तरंग को अपने मार्ग में बाधाओं का सामना नहीं करना पड़ता है, तो यह सभी दिशाओं में समान रूप से फैलती है। लेकिन हर बाधा उसके लिए रुकावट नहीं बनती.
अपने रास्ते में किसी बाधा का सामना करने के बाद, ध्वनि इसके चारों ओर झुक सकती है, परावर्तित हो सकती है, अपवर्तित हो सकती है या अवशोषित हो सकती है।
ध्वनि विवर्तन
हम किसी इमारत के कोने पर, किसी पेड़ के पीछे या बाड़ के पीछे खड़े किसी व्यक्ति से बात कर सकते हैं, हालाँकि हम उसे देख नहीं सकते हैं। हम इसे सुनते हैं क्योंकि ध्वनि इन वस्तुओं के चारों ओर झुकने और उनके पीछे के क्षेत्र में प्रवेश करने में सक्षम है।
किसी बाधा के चारों ओर झुकने की तरंग की क्षमता कहलाती है विवर्तन .
विवर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंगदैर्ध्य बाधा के आकार से अधिक हो जाती है। कम आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें काफी लंबी होती हैं। उदाहरण के लिए, 100 हर्ट्ज की आवृत्ति पर यह 3.37 मीटर के बराबर है। जैसे-जैसे आवृत्ति घटती है, लंबाई और भी अधिक हो जाती है। इसलिए, एक ध्वनि तरंग अपने तुलनीय वस्तुओं के चारों ओर आसानी से झुक जाती है। पार्क में मौजूद पेड़ हमारी ध्वनि सुनने में बिल्कुल भी बाधा नहीं डालते, क्योंकि उनके तनों का व्यास ध्वनि तरंग की लंबाई से बहुत छोटा होता है।
विवर्तन के कारण, ध्वनि तरंगें किसी बाधा में दरारों और छिद्रों के माध्यम से प्रवेश करती हैं और उनके पीछे फैलती हैं।
आइए ध्वनि तरंग के मार्ग में एक छेद वाली एक फ्लैट स्क्रीन रखें।
ऐसे मामले में जहां ध्वनि तरंग दैर्ध्य ƛ छेद के व्यास से बहुत बड़ा डी , या ये मान लगभग बराबर हैं, तो छेद के पीछे ध्वनि उस क्षेत्र के सभी बिंदुओं तक पहुंच जाएगी जो स्क्रीन के पीछे है (ध्वनि छाया क्षेत्र)। बाहर जाने वाली तरंग का अगला भाग एक गोलार्ध जैसा दिखेगा।
अगर ƛ स्लिट के व्यास से थोड़ा ही छोटा होता है, तो तरंग का मुख्य भाग सीधा फैलता है, और एक छोटा भाग किनारों की ओर थोड़ा मुड़ जाता है। और मामले में जब ƛ काफी कम डी , पूरी लहर आगे की दिशा में जाएगी।
ध्वनि प्रतिबिम्ब
यदि कोई ध्वनि तरंग दो मीडिया के बीच इंटरफेस से टकराती है, तो इसके आगे प्रसार के लिए विभिन्न विकल्प संभव हैं। ध्वनि को इंटरफ़ेस से परावर्तित किया जा सकता है, दिशा बदले बिना दूसरे माध्यम में ले जाया जा सकता है, या अपवर्तित किया जा सकता है, यानी अपनी दिशा बदलते हुए स्थानांतरित किया जा सकता है।
मान लीजिए कि ध्वनि तरंग के मार्ग में एक बाधा उत्पन्न होती है, जिसका आकार तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़ा है, उदाहरण के लिए, एक खड़ी चट्टान। ध्वनि कैसे व्यवहार करेगी? चूँकि यह इस बाधा के आसपास नहीं जा सकता, इसलिए यह इससे परिलक्षित होगा। बाधा के पीछे है ध्वनिक छाया क्षेत्र .
किसी बाधा से परावर्तित ध्वनि कहलाती है गूंज .
ध्वनि तरंग के परावर्तन की प्रकृति भिन्न हो सकती है। यह परावर्तक सतह के आकार पर निर्भर करता है।
प्रतिबिंब इसे दो अलग-अलग मीडिया के बीच इंटरफेस पर ध्वनि तरंग की दिशा में बदलाव कहा जाता है। परावर्तित होने पर, तरंग उसी माध्यम में लौट आती है जहाँ से वह आई थी।
यदि सतह समतल है तो उसमें से ध्वनि उसी प्रकार परावर्तित होती है जैसे दर्पण में प्रकाश की किरण परावर्तित होती है।
अवतल सतह से परावर्तित ध्वनि किरणें एक बिंदु पर केंद्रित होती हैं।
उत्तल सतह ध्वनि को नष्ट कर देती है।
फैलाव का प्रभाव उत्तल स्तंभों, बड़े मोल्डिंग, झूमर आदि द्वारा दिया जाता है।
ध्वनि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में नहीं जाती है, बल्कि यदि माध्यम के घनत्व में काफी अंतर हो तो ध्वनि उसमें से परावर्तित हो जाती है। इस प्रकार, पानी में दिखाई देने वाली ध्वनि हवा में स्थानांतरित नहीं होती है। इंटरफ़ेस से परावर्तित होकर, यह पानी में रहता है। नदी किनारे खड़े व्यक्ति को यह आवाज सुनाई नहीं देगी। यह पानी और हवा की तरंग बाधाओं में बड़े अंतर से समझाया गया है। ध्वनिकी में, तरंग प्रतिबाधा माध्यम के घनत्व और उसमें ध्वनि की गति के उत्पाद के बराबर होती है। चूँकि गैसों का तरंग प्रतिरोध तरल और ठोस पदार्थों के तरंग प्रतिरोध से काफी कम होता है, जब कोई ध्वनि तरंग हवा और पानी की सीमा से टकराती है, तो वह परावर्तित हो जाती है।
पानी में मछलियाँ पानी की सतह से ऊपर दिखाई देने वाली ध्वनि को नहीं सुनती हैं, लेकिन वे उस ध्वनि को स्पष्ट रूप से पहचान सकती हैं, जिसका स्रोत पानी में कंपन करने वाला कोई पिंड है।
ध्वनि का अपवर्तन
ध्वनि प्रसार की दिशा बदलना कहलाता है अपवर्तन . यह घटना तब घटित होती है जब ध्वनि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में यात्रा करती है, और इन वातावरणों में इसके प्रसार की गति अलग-अलग होती है।
आपतन कोण की ज्या और परावर्तन कोण की ज्या का अनुपात मीडिया में ध्वनि प्रसार की गति के अनुपात के बराबर होता है।
कहाँ मैं - घटना का कोण,
आर – परावर्तन का कोण,
वि 1 – पहले माध्यम में ध्वनि प्रसार की गति,
वि 2 – दूसरे माध्यम में ध्वनि प्रसार की गति,
एन - अपवर्तक सूचकांक।
ध्वनि का अपवर्तन कहलाता है अपवर्तन .
यदि कोई ध्वनि तरंग सतह पर लंबवत नहीं, बल्कि 90° के अलावा किसी अन्य कोण पर गिरती है, तो अपवर्तित तरंग आपतित तरंग की दिशा से विचलित हो जाएगी।
ध्वनि का अपवर्तन न केवल मीडिया के बीच इंटरफेस पर देखा जा सकता है। ध्वनि तरंगें एक विषम माध्यम - वायुमंडल, महासागर - में अपनी दिशा बदल सकती हैं।
वायुमंडल में, अपवर्तन हवा के तापमान, गति और वायु द्रव्यमान की गति की दिशा में परिवर्तन के कारण होता है। और समुद्र में यह पानी के गुणों की विविधता के कारण प्रकट होता है - अलग-अलग गहराई पर अलग-अलग हाइड्रोस्टेटिक दबाव, अलग-अलग तापमान और अलग-अलग लवणता।
ध्वनि अवशोषण
जब कोई ध्वनि तरंग किसी सतह से टकराती है, तो उसकी ऊर्जा का कुछ भाग अवशोषित हो जाता है। और एक माध्यम कितनी ऊर्जा अवशोषित कर सकता है यह ध्वनि अवशोषण गुणांक को जानकर निर्धारित किया जा सकता है। यह गुणांक दर्शाता है कि ध्वनि कंपन की कितनी ऊर्जा बाधा के 1 m2 द्वारा अवशोषित की जाती है। इसका मान 0 से 1 तक होता है।
ध्वनि अवशोषण की माप की इकाई कहलाती है साबिन . इसका नाम अमेरिकी भौतिकशास्त्री के नाम पर पड़ा वालेस क्लेमेंट सबिन, वास्तुशिल्प ध्वनिकी के संस्थापक। 1 साबिन वह ऊर्जा है जो सतह के 1 मीटर 2 द्वारा अवशोषित होती है, जिसका अवशोषण गुणांक 1 है। यानी, ऐसी सतह को ध्वनि तरंग की पूरी ऊर्जा को अवशोषित करना चाहिए।
प्रतिध्वनि
वालेस साबिन
ध्वनि को अवशोषित करने की सामग्री की संपत्ति का वास्तुकला में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फॉग संग्रहालय के भाग, लेक्चर हॉल के ध्वनिकी का अध्ययन करते समय, वालेस क्लेमेंट सबिन ने निष्कर्ष निकाला कि हॉल के आकार, ध्वनिक स्थितियों, ध्वनि-अवशोषित सामग्री के प्रकार और क्षेत्र के बीच एक संबंध था। प्रतिध्वनि समय .
प्रतिध्वनि बाधाओं से ध्वनि तरंग के परावर्तन की प्रक्रिया और ध्वनि स्रोत बंद होने के बाद उसके क्रमिक क्षीणन को कहते हैं। एक बंद जगह में दीवारों और वस्तुओं से ध्वनि बार-बार परावर्तित हो सकती है। परिणामस्वरूप, विभिन्न प्रतिध्वनि संकेत उत्पन्न होते हैं, जिनमें से प्रत्येक अलग-अलग लगता है। इस प्रभाव को कहा जाता है प्रतिध्वनि प्रभाव .
कमरे की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है प्रतिध्वनि समय , जिसे सबिन ने दर्ज किया और गणना की।
कहाँ वी - कमरे का आयतन,
ए - सामान्य ध्वनि अवशोषण।
कहाँ एक मैं - सामग्री का ध्वनि अवशोषण गुणांक,
एस मैं - प्रत्येक सतह का क्षेत्रफल.
यदि प्रतिध्वनि का समय लंबा है, तो ध्वनियाँ हॉल के चारों ओर "भटकती" प्रतीत होती हैं। वे एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, ध्वनि का मुख्य स्रोत बंद कर देते हैं, और हॉल तेज़ हो जाता है। थोड़े से प्रतिध्वनि समय के साथ, दीवारें जल्दी से ध्वनि को अवशोषित कर लेती हैं और वे सुस्त हो जाती हैं। इसलिए, प्रत्येक कमरे की अपनी सटीक गणना होनी चाहिए।
अपनी गणना के आधार पर, साबिन ने ध्वनि-अवशोषित सामग्रियों को इस तरह व्यवस्थित किया कि "प्रतिध्वनि प्रभाव" कम हो जाए। और बोस्टन सिम्फनी हॉल, जिसके निर्माण पर वह एक ध्वनिक सलाहकार थे, आज भी दुनिया के सर्वश्रेष्ठ हॉलों में से एक माना जाता है।
प्रस्तावना.
आवाज़- ये यांत्रिक कंपन हैं जो लोचदार मीडिया - गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में फैलते हैं - और सुनने के अंगों द्वारा महसूस किए जाते हैं।
अब आइये थोड़ा सोचें. उदाहरण के लिए, यदि पहाड़ों में एक पत्थर गिरा और आस-पास कोई नहीं था जो उसके गिरने की आवाज सुन सके, तो क्या उस आवाज का अस्तित्व था या नहीं? प्रश्न का उत्तर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों समान मात्रा में दिया जा सकता है, क्योंकि "ध्वनि" शब्द का दोहरा अर्थ है। इसलिए, इस बात पर सहमत होना आवश्यक है कि ध्वनि क्या मानी जाती है - हवा में ध्वनि कंपन के प्रसार या श्रोता की अनुभूति के रूप में एक भौतिक घटना। पहला मूलतः कारण है, दूसरा प्रभाव, जबकि ध्वनि की पहली अवधारणा वस्तुनिष्ठ है, दूसरी व्यक्तिपरक है।
पहले मेंइस मामले में, ध्वनि वास्तव में नदी की धारा की तरह बहने वाली ऊर्जा की धारा का प्रतिनिधित्व करती है। ऐसी ध्वनि उस माध्यम को बदल सकती है जिससे वह गुजरती है, और स्वयं उसके द्वारा बदल जाती है। क्षण मेंइस मामले में, ध्वनि से हमारा तात्पर्य उन संवेदनाओं से है जो श्रोता में तब उत्पन्न होती हैं जब ध्वनि तरंग श्रवण यंत्र के माध्यम से मस्तिष्क पर कार्य करती है। किसी ध्वनि को सुनकर व्यक्ति विभिन्न भावनाओं का अनुभव कर सकता है। ध्वनियों के उस जटिल समूह द्वारा हमारे अंदर सबसे विविध भावनाएँ उत्पन्न होती हैं जिन्हें हम कहते हैं संगीत. ध्वनियाँ आधार बनती हैं भाषण, जो मानव समाज में संचार के मुख्य साधन के रूप में कार्य करता है। और अंत में, ध्वनि का एक ऐसा रूप भी है शोर. व्यक्तिपरक धारणा के दृष्टिकोण से ध्वनि का विश्लेषण वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन की तुलना में अधिक जटिल है।
अंतरिक्ष में ध्वनि का प्रसार और मानव श्रवण अंगों पर इसका प्रभाव।
जब कोई ध्वनि तरंग अंतरिक्ष में किसी बिंदु पर पहुँचती है, तो पदार्थ के कण, जिन्होंने पहले क्रमबद्ध गति नहीं की थी, कंपन करना शुरू कर देते हैं। कोई भी गतिमान पिंड, जिसमें दोलनशील पिंड भी शामिल है, कार्य करने में सक्षम है, अर्थात उसमें ऊर्जा है। नतीजतन, ध्वनि तरंग का प्रसार ऊर्जा के प्रसार के साथ होता है। इस ऊर्जा का स्रोत एक कंपन करने वाला पिंड है, जो ऊर्जा को आसपास के स्थान (पदार्थ) में विकीर्ण करता है।
मानव श्रवण अंग 15-20 हर्ट्ज़ से 16-20 हज़ार हर्ट्ज़ तक की आवृत्ति वाले कंपन को समझने में सक्षम हैं। संकेतित आवृत्तियों के साथ यांत्रिक कंपन को ध्वनि या ध्वनिक कहा जाता है (ध्वनिकी ध्वनि का अध्ययन है)
तो, ध्वनि एक तरंग दोलन प्रक्रिया है जो एक लोचदार माध्यम में होती है और श्रवण संवेदना पैदा करती है। हालाँकि, ध्वनियों के प्रति मानवीय संवेदनशीलता चयनात्मक है, इसलिए हम श्रव्य और अश्रव्य ध्वनियों के बारे में बात करते हैं। दोनों का संयोजन आम तौर पर सौर किरणों के स्पेक्ट्रम जैसा दिखता है, जिसमें एक दृश्य क्षेत्र होता है - लाल से बैंगनी तक और दो अदृश्य क्षेत्र - अवरक्त और पराबैंगनी। सौर स्पेक्ट्रम के अनुरूप, ऐसी ध्वनियाँ कहलाती हैं जो मानव कान द्वारा नहीं समझी जाती हैं infrasounds, ultrasoundsऔर हाइपरसोनिक्स.
श्रवण परिवर्तन की विभिन्न प्रणालियों और प्रक्रियाओं के साथ श्रवण अंगों में क्या होता है? आइए मानव श्रवण प्रणाली की संरचना को देखें।
बाहरी कान में पिन्ना और श्रवण नलिका होती है, जो इसे कर्णपटह से जोड़ती है। बाहरी कान का मुख्य कार्य ध्वनि स्रोत की दिशा निर्धारित करना है। श्रवण नहर, जो अंदर की ओर पतली होती हुई दो सेंटीमीटर लंबी ट्यूब होती है, कान के अंदरूनी हिस्सों की रक्षा करती है और एक अनुनादक की भूमिका निभाती है। श्रवण नहर ईयरड्रम के साथ समाप्त होती है, एक झिल्ली जो ध्वनि तरंगों के प्रभाव में कंपन करती है। यहीं पर, मध्य कान की बाहरी सीमा पर, वस्तुनिष्ठ ध्वनि का व्यक्तिपरक ध्वनि में परिवर्तन होता है। कान के परदे के पीछे तीन छोटी-छोटी आपस में जुड़ी हुई हड्डियाँ होती हैं: मैलियस, इनकस और रकाब, जिनके माध्यम से कंपन आंतरिक कान तक संचारित होता है।
वहां, श्रवण तंत्रिका में, वे विद्युत संकेतों में परिवर्तित हो जाते हैं। छोटी गुहा, जहां मैलियस, इनकस और स्टेप्स स्थित होते हैं, हवा से भरी होती है और यूस्टेशियन ट्यूब द्वारा मौखिक गुहा से जुड़ी होती है। उत्तरार्द्ध के लिए धन्यवाद, ईयरड्रम के आंतरिक और बाहरी किनारों पर समान दबाव बनाए रखा जाता है। आमतौर पर यूस्टेशियन ट्यूब बंद होती है, और तभी खुलती है जब इसे बराबर करने के लिए दबाव में अचानक बदलाव (जम्हाई लेना, निगलना) होता है। यदि किसी व्यक्ति की यूस्टेशियन ट्यूब बंद हो जाती है, उदाहरण के लिए सर्दी के कारण, तो दबाव बराबर नहीं होता है और व्यक्ति को कानों में दर्द महसूस होता है।
कान के पर्दे पर लगने वाला बल दबाव और कान के पर्दे के क्षेत्रफल के गुणनफल के बराबर होता है।
लेकिन सुनने का असली रहस्य अंडाकार खिड़की से शुरू होता है। ध्वनि तरंगें किसी तरल पदार्थ में फैलती हैं ( पेरिलिम्फ) जिससे घोंघा भरा होता है। आंतरिक कान का यह अंग, कोक्लीअ के आकार का, तीन सेंटीमीटर लंबा होता है और इसकी पूरी लंबाई के साथ एक सेप्टम द्वारा दो भागों में विभाजित होता है। ध्वनि तरंगें विभाजन तक पहुँचती हैं, उसके चारों ओर घूमती हैं और फिर लगभग उसी स्थान की ओर फैलती हैं जहाँ उन्होंने पहली बार विभाजन को छुआ था, लेकिन दूसरी तरफ।
कॉकलियर सेप्टम से मिलकर बनता है मुख्य झिल्ली, बहुत मोटा और कड़ा। ध्वनि कंपन इसकी सतह पर लहर जैसी लहरें पैदा करते हैं, जिसमें झिल्ली के बहुत विशिष्ट क्षेत्रों में विभिन्न आवृत्तियों के लिए लकीरें होती हैं।
यांत्रिक कंपनों को एक विशेष अंग में विद्युत कंपनों में परिवर्तित किया जाता है( कॉर्टि के अंग), मुख्य झिल्ली के शीर्ष के ऊपर रखा गया।
कोर्टी का अंग ऊपर स्थित है टेक्टोरियल झिल्ली. ये दोनों अंग द्रव में डूबे हुए हैं - एंडोलिम्फऔर शेष कोक्लीअ से अलग हो गया रीस्नर झिल्ली. कॉर्टी के अंग से उगने वाले बाल टेक्टोरियल झिल्ली में लगभग घुस जाते हैं, और जब ध्वनि उत्पन्न होती है तो वे संपर्क में आते हैं - ध्वनि परिवर्तित हो जाती है, अब यह विद्युत संकेतों के रूप में एन्कोडेड है।
खोपड़ी की त्वचा और हड्डियाँ अपनी अच्छी चालकता के कारण, ध्वनि को समझने की हमारी क्षमता को बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप अपना कान रेलिंग पर रखते हैं, तो आने वाली ट्रेन की गति का उसके प्रकट होने से बहुत पहले पता लगाया जा सकता है।
ध्वनि के गुण और उसकी विशेषताएं.
ध्वनि की मुख्य भौतिक विशेषताएँ कंपन की आवृत्ति और तीव्रता हैं। वे लोगों की श्रवण धारणा को प्रभावित करते हैं।
अवधिदोलन वह समय है जिसके दौरान एक पूर्ण दोलन होता है। एक झूलते पेंडुलम का उदाहरण दिया जा सकता है, जब वह एकदम बायीं ओर से एकदम दायीं ओर जाता है और वापस अपनी मूल स्थिति में लौट आता है।
आवृत्तिदोलन एक सेकंड में पूर्ण दोलनों (अवधि) की संख्या है। इस इकाई को हर्ट्ज़ (Hz) कहा जाता है। कंपन आवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक ध्वनि हम सुनते हैं, अर्थात् ध्वनि की तीव्रता अधिक होती है सुर. इकाइयों की स्वीकृत अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली के अनुसार, 1000 हर्ट्ज को किलोहर्ट्ज़ (kHz) कहा जाता है, और 1,000,000 को मेगाहर्ट्ज़ (MHz) कहा जाता है।
आवृत्ति वितरण: श्रव्य ध्वनियाँ - 15Hz-20kHz के भीतर, इन्फ्रासाउंड - 15Hz से नीचे; अल्ट्रासाउंड - 1.5·10 4 - 10 9 हर्ट्ज के भीतर; हाइपरसाउंड - 10 9 - 10 13 हर्ट्ज के भीतर।
मानव कान 2000 और 5000 kHz के बीच आवृत्तियों वाली ध्वनियों के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है। सबसे बड़ी श्रवण तीक्ष्णता 15-20 वर्ष की आयु में देखी जाती है। उम्र के साथ सुनने की शक्ति कम हो जाती है।
दोलनों की अवधि और आवृत्ति के साथ संबद्ध की अवधारणा है लंबाईलहर की। ध्वनि तरंग दैर्ध्य माध्यम के दो क्रमिक संघनन या विरलन के बीच की दूरी है। पानी की सतह पर फैलने वाली तरंगों के उदाहरण का उपयोग करते हुए, यह दो शिखरों के बीच की दूरी है।
ध्वनियाँ भी भिन्न-भिन्न होती हैं लय. ध्वनि का मुख्य स्वर द्वितीयक स्वरों के साथ होता है, जिनकी आवृत्ति (ओवरटोन) हमेशा अधिक होती है। टिम्ब्रे ध्वनि की एक गुणात्मक विशेषता है। मुख्य स्वर पर जितने अधिक ओवरटोन लगाए जाते हैं, संगीत की दृष्टि से ध्वनि उतनी ही अधिक "सरस" होती है।
दूसरी मुख्य विशेषता है कंपन आयाम. हार्मोनिक कंपन के दौरान संतुलन स्थिति से यह सबसे बड़ा विचलन है। एक पेंडुलम के उदाहरण का उपयोग करते हुए, इसका अधिकतम विचलन सबसे बाईं ओर या सबसे दाईं ओर होता है। दोलनों का आयाम निर्धारित करता है तीव्रता(शक्ति)आवाज़।
ध्वनि की शक्ति, या उसकी तीव्रता, एक वर्ग सेंटीमीटर के क्षेत्र से एक सेकंड में प्रवाहित होने वाली ध्वनिक ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होती है। नतीजतन, ध्वनिक तरंगों की तीव्रता माध्यम में स्रोत द्वारा बनाए गए ध्वनिक दबाव के परिमाण पर निर्भर करती है।
ध्वनि की तीव्रता बदले में संबंधित है आयतन. ध्वनि की तीव्रता जितनी अधिक होगी वह उतनी ही तीव्र होगी। हालाँकि, ये अवधारणाएँ समकक्ष नहीं हैं। प्रबलता किसी ध्वनि के कारण होने वाली श्रवण संवेदना की शक्ति का माप है। एक ही तीव्रता की ध्वनि अलग-अलग लोगों में अलग-अलग तीव्रता की श्रवण धारणाएं पैदा कर सकती है। प्रत्येक व्यक्ति की अपनी श्रवण सीमा होती है।
एक व्यक्ति बहुत अधिक तीव्रता की आवाजें सुनना बंद कर देता है और उन्हें दबाव और यहां तक कि दर्द की अनुभूति के रूप में महसूस करता है। इस ध्वनि तीव्रता को दर्द सीमा कहा जाता है।
शोर। संगीत। भाषण।
श्रवण अंगों की ध्वनियों की धारणा के दृष्टिकोण से, उन्हें मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: शोर, संगीतऔर भाषण. ये ध्वनि परिघटनाओं के विभिन्न क्षेत्र हैं जिनमें किसी व्यक्ति के लिए विशिष्ट जानकारी होती है।
शोर- यह बड़ी संख्या में ध्वनियों का बेतरतीब संयोजन है, यानी इन सभी ध्वनियों का एक बेमेल आवाज में विलय। शोर को उन ध्वनियों की श्रेणी माना जाता है जो किसी व्यक्ति को परेशान या परेशान करती हैं।
लोग केवल एक निश्चित मात्रा में ही शोर सहन कर सकते हैं। लेकिन अगर एक या दो घंटे बीत जाएं और शोर बंद न हो तो तनाव, घबराहट और यहां तक कि दर्द भी होने लगता है।
ध्वनि किसी व्यक्ति की जान ले सकती है. मध्य युग में, ऐसी फांसी भी होती थी जब किसी व्यक्ति को घंटी के नीचे डाल दिया जाता था और वे उसे पीटना शुरू कर देते थे। धीरे-धीरे घंटियों की आवाज ने उस आदमी की जान ले ली। लेकिन यह मध्य युग में था. आजकल सुपरसोनिक विमान आ गये हैं। अगर ऐसा विमान शहर के ऊपर 1000-1500 मीटर की ऊंचाई पर उड़ेगा तो घरों की खिड़कियां फट जाएंगी.
संगीतध्वनियों की दुनिया में यह एक विशेष घटना है, लेकिन, भाषण के विपरीत, यह सटीक अर्थ या भाषाई अर्थ व्यक्त नहीं करता है। भावनात्मक संतृप्ति और सुखद संगीत संगति बचपन में ही शुरू हो जाती है, जब बच्चा अभी भी मौखिक संचार करता है। लय और मंत्र उसे उसकी माँ से जोड़ते हैं, और गायन और नृत्य खेलों में संचार का एक तत्व हैं। मानव जीवन में संगीत की भूमिका इतनी महान है कि हाल के वर्षों में चिकित्सा ने इसमें उपचार गुणों को जिम्मेदार ठहराया है।
संगीत की मदद से, आप बायोरिदम को सामान्य कर सकते हैं और हृदय प्रणाली की गतिविधि का इष्टतम स्तर सुनिश्चित कर सकते हैं।
लेकिन आपको बस यह याद रखना होगा कि सैनिक युद्ध में कैसे जाते हैं। प्राचीन काल से, गीत एक सैनिक के मार्च का एक अनिवार्य गुण था।
भाषण- लोगों के बीच सोच और संचार का सबसे महत्वपूर्ण साधन। भाषण में कमोबेश निरंतर शोर और स्वर शामिल होते हैं जो समूह बनाते हैं। भाषण की महारत शैशवावस्था में होती है, जब बच्चा अभी भी सुन रहा है और सबसे सरल और उच्चारण में आसान शब्दों को पुन: पेश करने की कोशिश कर रहा है: "माँ" और "पिताजी"।
ध्वनि प्रसार के नियम.
ध्वनि प्रसार के मूल नियमों में इसके नियम भी शामिल हैं कुछ विचारऔर अपवर्तनविभिन्न वातावरणों की सीमाओं पर, साथ ही विवर्तनमाध्यम में और मीडिया के बीच इंटरफेस में बाधाओं और असमानताओं की उपस्थिति में ध्वनि और इसका फैलाव।
पर श्रेणीध्वनि का प्रसार ध्वनि अवशोषण कारक से प्रभावित होता है, यानी ध्वनि तरंग ऊर्जा का अन्य प्रकार की ऊर्जा, विशेष रूप से गर्मी में अपरिवर्तनीय संक्रमण। एक महत्वपूर्ण कारक यह भी है केंद्रविकिरण और प्रसार गतिध्वनि, जो पर्यावरण और उसकी विशिष्ट स्थिति पर निर्भर करती है।
ध्वनि स्रोत से ध्वनि तरंगें सभी दिशाओं में फैलती हैं। यदि कोई ध्वनि तरंग अपेक्षाकृत छोटे छिद्र से गुजरती है, तो वह सभी दिशाओं में फैलती है, और एक निर्देशित किरण में यात्रा नहीं करती है। उदाहरण के लिए, एक खुली खिड़की के माध्यम से एक कमरे में प्रवेश करने वाली सड़क की आवाज़ें सभी बिंदुओं पर सुनी जाती हैं, न कि खिड़की के ठीक सामने।
किसी बाधा के निकट ध्वनि तरंगों के प्रसार की प्रकृति बाधा के आकार और तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध पर निर्भर करती है। यदि तरंग दैर्ध्य की तुलना में बाधा का आकार छोटा है, तो तरंग इस बाधा के चारों ओर बहती है, सभी दिशाओं में फैलती है।
ध्वनि तरंगें एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करते हुए अपनी मूल दिशा से विचलित हो जाती हैं, अर्थात अपवर्तित हो जाती हैं। अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक या कम हो सकता है। यह इस बात पर निर्भर करता है कि ध्वनि किस माध्यम में प्रवेश करती है। यदि दूसरे माध्यम में ध्वनि की गति अधिक है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होगा, और इसके विपरीत।
अपने रास्ते में किसी बाधा का सामना करते समय, ध्वनि तरंगें एक कड़ाई से परिभाषित नियम के अनुसार उससे परावर्तित होती हैं - प्रतिबिंब का कोण घटना के कोण के बराबर होता है - प्रतिध्वनि की अवधारणा इसके साथ जुड़ी हुई है। यदि ध्वनि अलग-अलग दूरी पर कई सतहों से परावर्तित होती है, तो कई प्रतिध्वनियाँ उत्पन्न होती हैं।
ध्वनि एक अपसारी गोलाकार तरंग के रूप में यात्रा करती है जो तेजी से बड़े आयतन को भरती है। जैसे-जैसे दूरी बढ़ती है, माध्यम के कणों का कंपन कमजोर हो जाता है और ध्वनि विलुप्त हो जाती है। यह ज्ञात है कि संचरण सीमा को बढ़ाने के लिए ध्वनि को एक निश्चित दिशा में केंद्रित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब हम सुनना चाहते हैं तो हम अपनी हथेलियाँ अपने मुँह पर रख लेते हैं या मेगाफोन का उपयोग करते हैं।
ध्वनि प्रसार की सीमा काफी प्रभावित होती है विवर्तनअर्थात् ध्वनि किरणों का मुड़ना। माध्यम जितना अधिक विषम होगा, ध्वनि किरण उतनी ही अधिक मुड़ेगी और, तदनुसार, ध्वनि प्रसार सीमा उतनी ही कम होगी।
इन्फ्रासाउंड, अल्ट्रासाउंड, हाइपरसाउंड।
इन्फ्रासाउंड- लोचदार कंपन और तरंगें जिनकी आवृत्ति मनुष्यों के लिए श्रव्य आवृत्तियों की सीमा से नीचे होती है। आमतौर पर, 15-4 हर्ट्ज़ को इन्फ्रासाउंड रेंज की ऊपरी सीमा के रूप में लिया जाता है; यह परिभाषा सशर्त है, क्योंकि पर्याप्त तीव्रता के साथ, श्रवण धारणा कुछ हर्ट्ज की आवृत्तियों पर भी होती है, हालांकि संवेदना की तानवाला प्रकृति गायब हो जाती है और केवल दोलनों के व्यक्तिगत चक्र अलग-अलग हो जाते हैं। इन्फ्रासाउंड की निचली आवृत्ति सीमा अनिश्चित है। इसके अध्ययन का वर्तमान क्षेत्र लगभग 0.001 हर्ट्ज तक फैला हुआ है। इस प्रकार, इन्फ्रासाउंड आवृत्तियों की सीमा लगभग 15 सप्तक को कवर करती है।
इन्फ्रासोनिक तरंगें हवा और पानी के साथ-साथ पृथ्वी की पपड़ी में भी फैलती हैं (इस मामले में उन्हें भूकंपीय कहा जाता है और भूकंप विज्ञान द्वारा उनका अध्ययन किया जाता है)। इन्फ्रासाउंड में विशेष रूप से वाहनों और इमारतों में बड़ी संरचनाओं के कम-आवृत्ति कंपन भी शामिल हैं।
इन्फ्रासाउंड की मुख्य विशेषता, इसकी कम आवृत्ति के कारण, कम अवशोषण है। गहरे समुद्र में और जमीनी स्तर पर वायुमंडल में प्रचार करते समय, 10-20 हर्ट्ज की आवृत्ति वाली इन्फ़्रासोनिक तरंगें 1000 किमी की दूरी पर कुछ डीबी (डेसिबल) से अधिक नहीं क्षीण होती हैं। इन्फ्रासाउंड आवृत्तियों पर लंबी तरंग दैर्ध्य के कारण, प्राकृतिक वातावरण में ध्वनि का प्रकीर्णन भी कम होता है; ध्यान देने योग्य प्रकीर्णन केवल बहुत बड़ी वस्तुओं - पहाड़ियों, पहाड़ों, बड़ी इमारतों आदि द्वारा निर्मित होता है। कम अवशोषण और प्रकीर्णन के कारण, इन्फ्रासाउंड बहुत लंबी दूरी तक फैल सकता है। यह ज्ञात है कि ज्वालामुखीय विस्फोटों और परमाणु विस्फोटों की आवाज़ें कई बार दुनिया का चक्कर लगा सकती हैं; भूकंपीय तरंगें पृथ्वी की पूरी मोटाई को पार कर सकती हैं। उन्हीं कारणों से, इन्फ्रासाउंड को अलग करना लगभग असंभव है, और सभी ध्वनि-अवशोषित सामग्रियां इन्फ्रासाउंड आवृत्तियों पर अपनी प्रभावशीलता खो देती हैं।
मानव गतिविधि से जुड़े इन्फ्रासाउंड के स्रोत विस्फोट, बंदूक की गोली, सुपरसोनिक विमान से शॉक तरंगें, जेट इंजन से ध्वनिक विकिरण आदि हैं। कोई भी बहुत तेज ध्वनि आमतौर पर अपने साथ इन्फ्रासोनिक ऊर्जा लेकर आती है। यह विशेषता है कि भाषण निर्माण की प्रक्रिया इन्फ्रासाउंड विकिरण के साथ होती है। पर्यावरण के इन्फ़्रासोनिक प्रदूषण में एक महत्वपूर्ण योगदान वायुगतिकीय और कंपन मूल दोनों के परिवहन शोर द्वारा किया जाता है।
यह स्थापित किया गया है कि उच्च स्तर की तीव्रता (120 डीबी या अधिक) वाले इन्फ्रासाउंड का मानव शरीर पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। इन्फ़्रासोनिक कंपन और भी अधिक हानिकारक होते हैं, क्योंकि उनके प्रभाव से व्यक्तिगत अंगों में खतरनाक अनुनाद घटनाएँ हो सकती हैं। शक्तिशाली इन्फ्रासाउंड संरचनाओं और उपकरणों को विनाश और क्षति पहुंचा सकता है। साथ ही, इन्फ्रासाउंड, अपनी लंबी प्रसार सीमा के कारण, समुद्री पर्यावरण, वायुमंडल की ऊपरी परतों के अध्ययन और विस्फोट या विस्फोट के स्थान का निर्धारण करने में उपयोगी व्यावहारिक अनुप्रयोग पाता है। पानी के भीतर विस्फोटों के दौरान निकलने वाली इन्फ्रासाउंड तरंगें सुनामी की घटना की भविष्यवाणी कर सकती हैं।
अल्ट्रासाउंड - लगभग (1.5 - 2) ·10 4 हर्ट्ज़ (15 - 20 किलोहर्ट्ज़) से 10 9 हर्ट्ज़ (1 गीगाहर्ट्ज़) तक आवृत्तियों वाली लोचदार तरंगें; 10 9 से 10 12 – 10 13 हर्ट्ज तक आवृत्ति तरंगों के क्षेत्र को सामान्यतः हाइपरसाउंड कहा जाता है। आवृत्ति के अनुसार, अल्ट्रासाउंड को आसानी से 3 श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: कम-आवृत्ति अल्ट्रासाउंड (1.5 10 4 - 10 5 हर्ट्ज), मध्य-आवृत्ति अल्ट्रासाउंड (10 5 - 10 7 हर्ट्ज), उच्च आवृत्ति अल्ट्रासाउंड क्षेत्र (10 7 - 10 9 हर्ट्ज) ). इनमें से प्रत्येक श्रेणी की विशेषता उत्पादन, स्वागत, वितरण और अनुप्रयोग की अपनी विशिष्ट विशेषताएं हैं।
अपनी भौतिक प्रकृति से, अल्ट्रासाउंड लोचदार तरंगें हैं, और इसमें यह ध्वनि से अलग नहीं है, इसलिए ध्वनि और अल्ट्रासोनिक तरंगों के बीच आवृत्ति सीमा मनमानी है। हालाँकि, उच्च आवृत्तियों और इसलिए, छोटी तरंग दैर्ध्य के कारण, अल्ट्रासाउंड प्रसार की कई विशेषताएं होती हैं।
अल्ट्रासाउंड की तरंग दैर्ध्य कम होने के कारण इसकी प्रकृति मुख्य रूप से माध्यम की आणविक संरचना से निर्धारित होती है। गैस में और विशेष रूप से हवा में अल्ट्रासाउंड, उच्च क्षीणन के साथ फैलता है। तरल पदार्थ और ठोस, एक नियम के रूप में, अल्ट्रासाउंड के अच्छे संवाहक होते हैं; उनमें क्षीणन बहुत कम होता है। इसलिए, मध्यम और उच्च आवृत्ति अल्ट्रासाउंड के उपयोग के क्षेत्र लगभग विशेष रूप से तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों से संबंधित हैं, और केवल कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड का उपयोग हवा और गैसों में किया जाता है।
मानव गतिविधि के कई क्षेत्रों में अल्ट्रासोनिक तरंगों का सबसे अधिक उपयोग पाया गया है: उद्योग में, चिकित्सा में, रोजमर्रा की जिंदगी में, अल्ट्रासाउंड का उपयोग तेल के कुओं की ड्रिलिंग आदि के लिए किया जाता था। कई सौ W/cm 2 की तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड कृत्रिम स्रोतों से प्राप्त किया जा सकता है।
कुत्ते, बिल्ली, डॉल्फ़िन, चींटियाँ, चमगादड़ आदि जैसे जानवरों द्वारा अल्ट्रासाउंड का उत्पादन और अनुभव किया जा सकता है। चमगादड़ उड़ान के दौरान छोटी, तेज़ आवाज़ निकालते हैं। अपनी उड़ान में, वे रास्ते में आने वाली वस्तुओं से इन ध्वनियों के प्रतिबिंब द्वारा निर्देशित होते हैं; वे केवल अपने छोटे शिकार की गूँज से निर्देशित होकर कीड़े भी पकड़ सकते हैं। बिल्लियाँ और कुत्ते बहुत ऊँची सीटी की आवाज़ (अल्ट्रासाउंड) सुन सकते हैं।
हाइपरसाउंड- ये 10 9 से 10 12 - 10 13 हर्ट्ज तक आवृत्तियों वाली लोचदार तरंगें हैं। अपनी भौतिक प्रकृति से, हाइपरसाउंड ध्वनि और अल्ट्रासोनिक तरंगों से अलग नहीं है। उच्च आवृत्तियों और इसलिए, अल्ट्रासाउंड के क्षेत्र की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य के कारण, माध्यम में क्वासिपार्टिकल्स के साथ हाइपरसाउंड की बातचीत - चालन इलेक्ट्रॉनों, थर्मल फोनन आदि के साथ - बहुत अधिक महत्वपूर्ण हो जाती है। हाइपरसाउंड को अक्सर प्रवाह के रूप में भी दर्शाया जाता है अर्धकणों का - फोनन.
हाइपरसाउंड की आवृत्ति रेंज डेसीमीटर, सेंटीमीटर और मिलीमीटर रेंज (तथाकथित अल्ट्रा-उच्च आवृत्तियों) में विद्युत चुम्बकीय दोलनों की आवृत्तियों से मेल खाती है। सामान्य वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर हवा में 10 9 हर्ट्ज की आवृत्ति होनी चाहिए समान परिस्थितियों में हवा में अणुओं के मुक्त पथ के समान परिमाण का क्रम। हालाँकि, लोचदार तरंगें किसी माध्यम में तभी फैल सकती हैं जब उनकी तरंग दैर्ध्य गैसों में कणों के मुक्त पथ से काफी अधिक हो या तरल और ठोस पदार्थों में अंतर-परमाणु दूरी से अधिक हो। इसलिए, हाइपरसोनिक तरंगें सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर गैसों (विशेष रूप से हवा में) में फैल नहीं सकती हैं। तरल पदार्थों में, हाइपरसाउंड का क्षीणन बहुत अधिक होता है और प्रसार सीमा कम होती है। हाइपरसाउंड ठोस पदार्थों में अपेक्षाकृत अच्छी तरह से फैलता है - एकल क्रिस्टल, खासकर कम तापमान पर। लेकिन ऐसी स्थिति में भी हाइपरसाउंड केवल 1, अधिकतम 15 सेंटीमीटर की दूरी तय करने में सक्षम है।
योजना।
1.
अंतरिक्ष में ध्वनि का प्रसार और मानव श्रवण अंगों पर इसका प्रभाव।
2. ध्वनि के गुण और उसकी विशेषताएँ।
3. शोर. संगीत। भाषण।
4. ध्वनि प्रसार के नियम.
5. इन्फ्रासाउंड, अल्ट्रासाउंड, हाइपरसाउंड।
प्रयुक्त साहित्य की सूची.
1. खोरबेंको इवान ग्रिगोरिविच: "बियॉन्ड द ऑडिबल"; दूसरा संस्करण, 1986।
2. क्लाइयुकिन इगोर इवानोविच: "द अमेज़िंग वर्ल्ड ऑफ़ साउंड"; दूसरा संस्करण, 1986।
3. कोस्किन एन.आई., शिर्केविच एम.जी.: "प्रारंभिक भौतिकी की पुस्तिका"; 10वाँ संस्करण, 1988
4. इंटरनेट: मोशकोव ऑनलाइन लाइब्रेरी( www . उदारीकरण . आरयू ). लोकप्रिय विज्ञान साहित्य, भौतिकी - 5 खंडों में ऑनलाइन विश्वकोश, "जेड", अल्ट्रासाउंड, इन्फ्रासाउंड, हाइपरसाउंड। http://www.physicum.naroad.r यू
5. ड्राइंग - इंटरनेट:
http://www.melfon.ru/TOMSK/kvz.htm
रूसी संघ का संस्कृति मंत्रालय
सेंट पीटर्सबर्ग स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ सिनेमा एंड टेलीविज़न
संध्या विभाग.
परीक्षा
अनुशासन में विशेषता का परिचय
“ध्वनि अनुसंधान. श्रवण के मूल गुण
व्यक्ति।"
समूह संख्या 7252 के छात्र द्वारा पूरा किया गया:
शाम विभाग के डीन, एसोसिएट प्रोफेसर द्वारा प्राप्त:
तारासोव बी.एन.
सेंट पीटर्सबर्ग 2002
ध्वनि तरंगों का प्रसार
§ 53.ध्वनि की गति ( साथ) हवा में लगभग 350 मीटर/सेकंड है। या 1260 किमी/घंटा. ध्वनि की गति अपेक्षाकृत स्थिर 47 है और यह इसकी तीव्रता पर निर्भर नहीं करती है - तेज़ और शांत ध्वनियाँ एक ही गति से "यात्रा" करती हैं (लेकिन तेज़ ध्वनियाँ इससे भी अधिक तेज़ होती हैं, क्योंकि ध्वनि की तीव्रता ध्वनि की तीव्रता से दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है) स्रोत)। ध्वनि स्रोत के निकट होने वाला वायु का संघनन या विरलन समय के साथ अंतरिक्ष में फैल जाता है। यदि ध्वनि का स्रोत एक दोलनशील पिंड है, तो ध्वनि तरंग, पिंड टी के दोलन की अवधि के बराबर समय में, ध्वनि की गति और अवधि की अवधि के उत्पाद के बराबर दूरी तय करने में सफल होती है। यह दूरी कहलाती है लंबाईआवाज़ लहर की(चित्र 10 देखें) और इसे ग्रीक अक्षर "लैम्ब्डा" ( = c * T) द्वारा दर्शाया गया है। चूँकि T = 1/f (ऊपर § 52 देखें), इस सूत्र को इस रूप में लिखा जा सकता है =एस/एफ, अर्थात्, तरंग दैर्ध्य किसी दिए गए माध्यम (सी) में तरंगों के प्रसार की गति के सीधे आनुपातिक है और दोलन आवृत्ति (एफ) के व्युत्क्रमानुपाती है।
चित्र 10. ध्वनि तरंग दैर्ध्य (KOK P1)।
सरल (शुद्ध) स्वर - हार्मोनिक कंपन
§ 54. वाक् ध्वनियाँ जटिल कंपन हैं, अर्थात्। सरल या शुद्ध स्वर और/या शोर का जटिल संयोजन।
सरल स्वर- यह एक आवधिक दोलन है जिसमें केवल एक दोलन आवृत्ति होती है। अन्यथा, एक साधारण आवधिक दोलन कहा जाता है लयबद्ध.
इस प्रकार की ध्वनियाँ प्रकृति में मौजूद नहीं हैं, हालाँकि शुद्ध स्वर के बहुत करीब ध्वनियाँ मौजूद हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, ट्यूनिंग कांटा द्वारा बनाई गई ध्वनि। यदि आप ट्यूनिंग कांटा के तने पर प्रहार करते हैं, तो उसके पैर तटस्थ स्थिति से हिलने लगते हैं, फिर लोचदार बल के प्रभाव में अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं, फिर, जड़ता के कारण, आराम बिंदु से आगे बढ़ना जारी रखते हैं, फिर वापस, वगैरह। (चित्र 1.2, 1.3; 3.2, 3.8 देखें)। जड़ता और लोच की शक्तियां विपरीत दिशा में निर्देशित होती हैं और गति के किसी भी क्षण में कार्य करती हैं, जिनमें से एक दूसरे से अधिक मजबूत होती है।
चित्र 11. डेढ़ दोलन चक्रों में ट्यूनिंग कांटा मूंछों के विस्थापन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। स्थिति 1 - विश्राम अवस्था; स्थिति 2 - बाहरी बल के प्रभाव में अंदर की ओर विस्थापन, लोचदार बल की कार्रवाई; स्थिति 3 - आराम की स्थिति में लौटें, लोचदार बल का प्रभाव कम हो जाता है, और जड़ता बल बढ़ जाता है; स्थिति 4 - बाहरी विस्थापन, लोचदार बल का प्रभाव बढ़ता है, और जड़त्व बल कम हो जाता है; स्थिति 5 - आराम की स्थिति में लौटें, लोचदार बल का प्रभाव कम हो जाता है, और जड़त्व बल बढ़ जाता है (पहले दोलन चक्र का अंत); स्थिति 6 - अंदर की ओर विस्थापन, लोचदार बल का प्रभाव बढ़ता है, और जड़त्वीय बल कम हो जाता है; स्थिति 7 - आराम की स्थिति में लौटें, लोचदार बल का प्रभाव कम हो जाता है, और जड़त्व बल बढ़ जाता है।
चित्र 12. ट्यूनिंग कांटा (1.2 या KOK P3) के कंपन के कारण वायु दाब में परिवर्तन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व
ट्यूनिंग कांटा की गति इसके आसपास के वायु अणुओं की गति का कारण बनती है, जिसकी तुलना एक साधारण स्विंग के कंपन से की जा सकती है (चित्र 13 देखें)। गतिमान अणु पड़ोसी अणुओं की गति का कारण बनते हैं (जैसे कि वे उन्हें "धक्का" देते हैं - चित्र 14 देखें), परिणामस्वरूप, हवा के क्रमिक संघनन और विरलन बनते हैं - ध्वनि तरंगें। ध्वनि तरंगें संकेंद्रित वृत्तों में फैलती हैं, जैसे पानी में फेंके गए पत्थर से निकलने वाली तरंगें: हवा का संपीड़न और विरलन बारी-बारी से होता है (चित्र 15 देखें)। समय के साथ दबाव के ये विकल्प (एक ही बिंदु पर) एक ग्राफ (ऑसिलोग्राम) 48 के रूप में प्रस्तुत किए जा सकते हैं, जिस पर समय क्षैतिज अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है, और ऊर्ध्वाधर अक्ष पर दबाव (चित्र 16 देखें)। एक साधारण आवधिक (हार्मोनिक) दोलन का ग्राफ एक साइनसॉइड है।
चित्र 13. ध्वनि तरंगों का प्रसार।
प्रत्येक रेखा अपने ऊपर की रेखा से थोड़ा बाद में एक समय में 13 वायु कणों की स्थिति दर्शाती है। स्थिर कणों को डैश द्वारा दर्शाया जाता है, और गतिशील कणों को तीरों द्वारा दर्शाया जाता है (तीर जितना बोल्ड होगा, गति की गति उतनी ही अधिक होगी) (1.3)
चित्र 14. 14 अलग-अलग समय पर दस वायु कणों का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। ध्वनि स्रोत बाईं ओर है, ध्वनि तरंगें बाएं से दाएं फैलती हैं, समय ऊपर से नीचे बदलता है। ध्यान दें कि यद्यपि ध्वनि तरंगें (तीन कणों के एक-दूसरे के पास आने पर परावर्तित होती हैं) बाएं से दाएं चलती हैं, कण स्वयं शायद ही अपनी स्थिति बदलते हैं। (3.8)
चित्र 15. ध्वनि स्रोत से प्रसारित होने वाली ध्वनि तरंगें। (आदर्श रूप से, हवा के संघनन और विरल क्षेत्र को गोले के रूप में ध्वनि स्रोत के चारों ओर से घेरना चाहिए, जिसे द्वि-आयामी चित्र में नहीं दिखाया जा सकता है)। (3.9)
चित्र 16. ऑसिलोग्राम। ऊपर, ध्वनि को 350 हर्ट्ज की दोलन आवृत्ति वाले ध्वनि स्रोत के कारण वायु कणों की गति के रूप में दर्शाया गया है। नीचे दिए गए चित्र से पता चलता है कि हवा के दबाव की चोटियाँ एक दूसरे से एक मीटर की दूरी पर स्थित हैं, यानी, 350 मीटर की जगह में 350 चोटियाँ हैं (जो ध्वनि एक सेकंड में यात्रा करती है - § 53 देखें)। (8.1)
घर्षण बल की कार्रवाई के कारण, वायु कणों के सबसे बड़े विस्थापन के बिंदु तेजी से विश्राम बिंदु के करीब पहुंच रहे हैं: दोलन का आयाम कम हो जाता है, दोलन का अवमंदन होता है (अवमंदन - चित्र 17 और बी10 देखें), लेकिन आवृत्ति दोलनों की संख्या (प्रति इकाई समय में पूर्ण चक्रों की संख्या) स्थिर रहती है।
चित्र 17. नम दोलन का ऑसिलोग्राम (2.2)।
हार्मोनिक दोलन आवृत्ति, आयाम और चरण में भिन्न हो सकते हैं (परिशिष्ट B या KOK P4 में चित्र B10 देखें)।
एक ही माध्यम एक साथ कई ध्वनियाँ प्रसारित कर सकता है। इस मामले में, दोलन (उदाहरण के लिए, कई स्रोतों की उपस्थिति में) एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं। यदि उनकी आवृत्ति समान है, तो आयाम को सरलता से जोड़ दिया जाता है (और यह अभी भी एक साधारण स्वर है) 49 (चित्र 18ए देखें)।
चित्र 18. दो हार्मोनिक्स (सिग्नल 1 और सिग्नल 2) की परस्पर क्रिया के परिणाम, आवृत्ति में मेल खाते हैं, लेकिन आयाम (ए) या चरण (बी, सी) में भिन्न होते हैं। सभी मामलों में, मूल आवृत्ति वही रहती है; आयाम (ए) या चरण (बी) बदलता है। एंटीफ़ेज़ में मौजूद दो हार्मोनिक्स के सुपरपोज़िशन का परिणाम सिग्नल (सी) की अनुपस्थिति है। (3.11)
