Âm thanh

Âm thanh là các dao động cơ học (biến đổi vị trí qua lại) của các phân tử, nguyên tử hay các hạt làm nên vật chất và lan truyền trong vật chất như các sóng. Âm thanh, giống như nhiều sóng, được đặc trưng bởi tần số, bước sóng, chu kỳ, biên độ và vận tốc lan truyền (tốc độ âm thanh).

Đối với thính giác của người, âm thanh thường là sự dao động, trong dải tần số từ khoảng 16 Hz đến khoảng 20 000 Hz, của các phân tử không khí, và lan truyền trong không khí, va đập vào màng nhĩ, làm rung màng nhĩ và kích thích bộ não. Tuy nhiên âm thanh có thể được định nghĩa rộng hơn, tuỳ vào ứng dụng, bao gồm các tần số cao hơn hay thấp hơn tần số mà tai người có thể nghe thấy, không chỉ lan truyền trong không khí mà còn truyền trong bất cứ vật liệu nào. Trong định nghĩa rộng này, âm thanh là sóng cơ học và theo lưỡng tính sóng hạt của vật chất, sóng này có thể coi là dòng lan truyền của các hạt phonon, các hạt lượng tử của âm thanh.

Cả tiếng ồn và âm nhạc đều là các âm thanh. Trong việc truyền tín hiệu bằng âm thanh, tiếng ồn là các dao động ngẫu nhiên không mang tín hiệu.

Nguồn âm

Các vật có thể phát ra âm thanh được gọi là nguồn âm. Trong quá trình phát ra âm thanh, các nguồn âm đều dao động

Các đặc trưng của âm thanh

Đặc trưng vật lý

Tần số là số dao động mà nguồn âm có thể thực hiện được trong 1 giây. Đơn vị tần số là Hertz. Tần số âm được xem là đại lượng quan trọng nhất của âm thanh.

Cường độ âm (I) là năng lượng được sóng âm truyền qua mỗi đơn vị diện tích được đặt vuông góc với phương truyền sóng trong mỗi đơn vị thời gian. Đơn vị đo cường độ âm là W/m²
Gọi I₀ là cường độ âm vừa đủ có thể nghe được (gọi là cường độ âm chuẩn). Khi đó biểu thức $L=\log {\frac {I}{I_{0}}}$ được gọi là Mức cường độ âm. Trong hệ SI, đơn vị đo mức cường độ âm là Ben (B), tuy nhiên trong thực tế, người ta thường dùng đơn vị dexiben(dB) do giá trị của đại lượng này khá nhỏ.

Đồ thị dao động âm là tập hợp các đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong cùng một nhạc âm.

Đặc trưng sinh lý

Cảm giác mà âm thanh gây ra cho cơ quan thính giác không chỉ phụ thuộc vào các đặc trưng vật lý của âm thanh đó mà còn phụ thuộc vào sinh lý của tai. Tai người phân biệt được các âm thanh khác nhau là do các đặc trưng sinh lý của âm thanh.

Các đặc trưng sinh lý bao gồm: độ cao, độ to và âm sắc. Mỗi đặc trưng sinh lý phụ thuộc vào 1 đặc trưng vật lý nhất định

Đặc trưng sinh lý và đặc trưng vật lý tương ứng.

Đặc trưng sinh lý	Đặc trưng vật lý
Độ cao	Tần số
Độ to	Mức cường độ âm
Âm sắc	Đồ thị dao động

Môi trường truyền âm

Môi trường các chất rắn, chất lỏng và chất khí đều có thể truyền được âm thanh. Khi các nguồn âm dao động, các hạt cấu tạo nên chất đó cũng dao động khiến âm thanh được truyền đi

Âm thanh không thể truyền trong chân không vì trong chân không có các hạt không được cấu tạo liên kết với nhau.

Vận tốc âm thanh truyền qua các chất lỏng luôn lớn hơn các chất khí và nhỏ hơn các chất rắn.

Sự phản xạ âm

Khi gặp các mặt chắn, các âm thanh luôn bị phản xạ nhiều hoặc ít.

Âm thanh phản xạ sau âm thanh trực tiếp ít nhất khoảng 1/15 giây được gọi là tiếng vang,

Những vật phẳng, cứng, có bề mặt nhẵn thì phản xạ âm tốt.

Những vật mềm, xốp, bề mặt gồ ghề thì phản xạ âm kém.

Xem thêm

• Âm học
• Âm nhạc
• Phonon
• Sóng dọc
• Vận tốc âm thanh

Tham khảo

Nhà xuất bản Giáo dục - Bộ Giáo dục và Đào tạo - Sách giáo khoa Vật Lý 7

Nhà xuất bản Giáo dục - Bộ Giáo dục và Đào tạo - Sách giáo khoa Vật Lý 11

Nhà xuất bản Giáo dục - Bộ Giáo dục và Đào tạo - Sách giáo khoa Vật Lý 11 Nâng cao

Liên kết ngoài

• HyperPhysics: Sound and Hearing