Sóng âm là sóng cơ do đó khi trả lời các bài tập về sóng âm trước hết học sinh cần phải tư duy xem là một bài sóng cơ thông thường hay là một bài đặc trưng riêng của sóng âm. Vì bài tập về sóng âm vẫn có những bài tập về đại cương sóng; giao thoa sóng bên cạnh các bài tập về cắc đại lượng đặc trưng của âm (chủ yếu tập trung vào cường độ âm và mức cường độ âm) và nguồn nhạc âm (xác định tần số của âm cơ bản và tần số của hoạ âm)
Mục lục
1. Sóng âm
Là sóng cơ học mà tai con người có thể cảm nhận được. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz.
2. Dao động âm
Là dao động cơ học có tần số trong khoảng nói trên. Nguồn âm là bất kì vật nào phát ra sóng âm.
3. Môi trường truyền âm – vận tốc âm
– Môi trường truyền âm có thể là rắn, lỏng, hoặc khí. Sóng âm không truyền được trong chân không.
Những vật liệu như bông, nhung, những tấm xốp truyền âm kém, chúng được dùng để làm vật liệu cách âm.
– Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường. Nói chung vận tốc âm trong chất rắn lớn hơn vận tốc âm trong chất lỏng, vận tốc âm trong chất lỏng lớn hơn vận tốc âm trong chất khí.
Vì sóng âm là một loại sóng cơ học nên nó cũng có các đặc trưng như nhũng loại sóng cơ học khác, tức là cũng gây ra các hiện tượng phản xạ, giao thoa, vv…. Tuy nhiên do còn có sự cảm nhận riêng của tai con người nên sóng âm còn có thêm các đặc trưng sinh lí mà chúng có liên quan mật thiết với các đặc trưng vật lý.
4. Các đặc trưng vật lí (khách quan) của âm thanh
a. Tần số âm: Từ 16Hz đến 20000Hz.
b. Cường độ âm và mức cường độ âm
+ Cường độ âm I tại một điểm là năng lượng truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm tại điếm đó.
Đơn vị: W/m2.
+ Mức cường độ âm L là đại lượng đo bằng loga thập phân của tỉ số giữa cường độ âm I tại điểm đang xét và cường độ âm chuẩn Io (Io = 10-12W/m2 ứng với tần số f = 1000Hz).
Tức là khi cường độ âm I tăng (giảm) 10n thì mức cường độ âm L sẽ cộng thêm (trừ đi) 10n dB.
– Loại bài cho L1; L2 tìm L khi thay đổi P và R
c. Âm cơ bản và họa âm:
Một nhạc cụ phát ra một âm tần số f0 (âm cơ bản hay họa âm thứ nhất) thì bao giờ cũng phát ra đồng thời các họa âm thứ 2, 3,…có tần số 2f0, 3f0,… Do hiện tượng đó, âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản và các hoạ âm, tuy nó có tần số của âm cơ bản f0 nhưng đường biểu diễn của nó không còn đường sin điều hoà mà là một đường phức tạp có chu kì, ta gọi nó là đồ thị dao động của âm.
– Công thức tính tần số của âm cơ bản và hoạ âm là:
5. Các đặc trưng sinh lí (chủ quan) của âm thanh
a. Độ cao: Là một đặc trưng sinh lí của âm, phụ thuộc vào tần số âm
+ âm cao (thanh) là âm có tần số âm lớn.
+ âm thấp (trầm) là âm có tần số âm nhỏ.
Độ thấp hay cao của âm còn được hiểu qua sự trầm hay bồng của âm.
b. Âm sắc: Là một đặc trưng sinh lí của âm, phụ thuộc vào tần số âm, biên độ sóng âm và các thành phần cấu tạo của âm, tức là phụ thuộc đồ thị dao động của âm.
c. Độ to: Là một đặc trưng sinh lí của âm, phụ thuộc vào mức cường độ âm L.
– Giá trị cường độ âm I bé nhất mà tai người còn cảm nhận được gọi là ngưỡng nghe. Gía trị của ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số.
– Giá trị I nào đó đủ lớn làm tai nghe có cảm giác nhức nhối, đau đớn thì gọi là ngưỡng đau. Ngưỡng đau không phụ thuộc vào tần số. I ∼10 W/m2 ⇔ L ~ 130dB.
– Miền I nằm trong khoảng ngưỡng nghe và nguỡng đau gọi là miền nghe được.