Ang tunog ay mga nababanat na alon sa isang daluyan (madalas na hangin) na hindi nakikita ngunit nakikita ng tainga ng tao (ang alon ay nakakaapekto sa eardrum tainga). Ang sound wave ay isang longitudinal wave ng compression at rarefaction.
Kung gagawa tayo ng vacuum, makikilala ba natin ang mga tunog? Inilagay ni Robert Boyle ang isang orasan sa isang garapon ng salamin noong 1660. Pagkatapos mag-pump out ng hangin, wala siyang narinig na ingay. Pinatunayan iyon ng karanasan kailangan ng medium para lumaganap ang tunog.
Ang tunog ay maaari ring maglakbay sa pamamagitan ng likido at solidong media. Ang mga epekto ng mga bato ay malinaw na maririnig sa ilalim ng tubig. Ilagay ang orasan sa isang dulo ng kahoy na tabla. Sa pamamagitan ng paglalagay ng iyong tainga sa kabilang dulo, malinaw mong maririnig ang pag-tiktik ng orasan.
Ang sound wave ay naglalakbay sa pamamagitan ng kahoy
Ang pinagmulan ng tunog ay kinakailangang mga oscillating na katawan. Halimbawa, ang isang string sa isang gitara sa normal nitong estado ay hindi tumutunog, ngunit sa sandaling gawin namin itong mag-vibrate, isang sound wave ang lalabas.
Gayunpaman, ipinapakita ng karanasan na hindi lahat ng oscillating body ay pinagmumulan ng tunog. Halimbawa, ang isang bigat na nasuspinde sa isang thread ay hindi gumagawa ng tunog. Ang katotohanan ay ang tainga ng tao ay hindi nakikita ang lahat ng mga alon, ngunit ang mga lumilikha lamang ng mga katawan na nag-o-oscillating na may dalas mula 16 Hz hanggang 20,000 Hz. Ang ganitong mga alon ay tinatawag tunog. Ang mga oscillation na may dalas na mas mababa sa 16Hz ay tinatawag infrasound. Ang mga oscillation na may dalas na higit sa 20,000 Hz ay tinatawag ultrasound.
Bilis ng tunog
Ang mga sound wave ay hindi dumadaloy kaagad, ngunit may tiyak na bilis (katulad ng bilis ng pare-parehong paggalaw).
Iyon ang dahilan kung bakit sa panahon ng isang bagyo ay una nating nakikita ang kidlat, iyon ay, liwanag (ang bilis ng liwanag ay mas malaki kaysa sa bilis ng tunog), at pagkatapos ay naririnig ang tunog.
Ang bilis ng tunog ay nakasalalay sa daluyan: sa mga solido at likido ang bilis ng tunog ay mas malaki kaysa sa hangin. Ito ay mga tabular na sinusukat na constants. Habang tumataas ang temperatura ng daluyan, tumataas ang bilis ng tunog, at habang bumababa ito, bumababa ito.
Magkaiba ang mga tunog. Upang makilala ang tunog, ang mga espesyal na dami ay ipinakilala: lakas ng tunog, pitch at timbre ng tunog.
Ang dami ng tunog ay depende sa amplitude ng vibrations: mas malaki ang amplitude ng vibrations, ang mas malakas na tunog. Bilang karagdagan, ang pang-unawa ng dami ng tunog ng ating tainga ay nakasalalay sa dalas ng mga panginginig ng boses sa sound wave. Ang mga mas mataas na frequency wave ay itinuturing na mas malakas.
Tinutukoy ng dalas ng sound wave ang pitch ng tono. Kung mas mataas ang dalas ng panginginig ng boses ng isang pinagmumulan ng tunog, mas mataas ang tunog na ginagawa nito. Ang mga boses ng tao ay nahahati sa ilang hanay sa pitch.
Ang mga tunog mula sa iba't ibang pinagmulan ay isang kumbinasyon ng mga harmonic vibrations ng iba't ibang mga frequency. Ang bahagi ng pinakamahabang panahon (pinakamababang dalas) ay tinatawag na pangunahing tono. Ang natitirang bahagi ng tunog ay mga overtone. Ang hanay ng mga sangkap na ito ay lumilikha ng kulay at timbre ng tunog. Ang hanay ng mga overtone sa mga boses iba't ibang tao bagama't bahagyang naiiba, tinutukoy nito ang timbre ng isang partikular na boses.
Echo. Ang isang echo ay nabuo bilang isang resulta ng pagmuni-muni ng tunog mula sa iba't ibang mga hadlang - mga bundok, kagubatan, dingding, malalaking gusali, atbp. Ang isang echo ay nangyayari lamang kapag ang sinasalamin na tunog ay nakikita nang hiwalay sa orihinal na sinasalitang tunog. Kung mayroong maraming mga mapanimdim na ibabaw at sila ay nasa iba't ibang distansya mula sa isang tao, kung gayon ang mga sinasalamin na sound wave ay makakarating sa kanya sa iba't ibang oras. Sa kasong ito, ang echo ay magiging marami. Ang balakid ay dapat na 11m ang layo mula sa tao upang marinig ang echo.
Reflection ng tunog. Ang tunog ay sumasalamin sa makinis na mga ibabaw. Samakatuwid, kapag gumagamit ng isang sungay, ang mga sound wave ay hindi nakakalat sa lahat ng direksyon, ngunit bumubuo ng isang makitid na nakadirekta beam, dahil sa kung saan ang lakas ng tunog ay tumataas at ito ay kumakalat sa isang mas malaking distansya.
Ang ilang mga hayop (halimbawa, paniki, dolphin) ay naglalabas ng mga ultrasonic vibrations, pagkatapos ay nakikita ang sinasalamin na alon mula sa mga hadlang. Ito ay kung paano nila tinutukoy ang lokasyon at distansya sa nakapalibot na mga bagay.
Echolocation. Ito ay isang paraan upang matukoy ang lokasyon ng mga katawan sa pamamagitan ng mga ultrasonic signal na makikita mula sa kanila. Malawakang ginagamit sa pagpapadala. Naka-install sa mga barko mga sonar- mga aparato para sa pagkilala sa mga bagay sa ilalim ng tubig at pagtukoy sa lalim at topograpiya ng ilalim. Ang isang sound emitter at receiver ay inilalagay sa ilalim ng sisidlan. Ang emitter ay nagbibigay ng maikling signal. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa oras ng pagkaantala at direksyon ng mga bumabalik na signal, tinutukoy ng computer ang posisyon at laki ng bagay na sumasalamin sa tunog.
Ang ultratunog ay ginagamit upang makita at matukoy ang iba't ibang mga pinsala sa mga bahagi ng makina (mga void, bitak, atbp.). Ang aparato na ginagamit para sa layuning ito ay tinatawag ultrasonic flaw detector. Ang isang stream ng maikling ultrasonic signal ay ipinadala sa bahaging pinag-aaralan, na makikita mula sa mga inhomogeneities na matatagpuan sa loob nito at, bumabalik, ipasok ang receiver. Sa mga lugar kung saan walang mga depekto, ang mga signal ay dumadaan sa bahagi nang walang makabuluhang pagmuni-muni at hindi nakarehistro ng receiver.
Ang ultratunog ay malawakang ginagamit sa gamot upang masuri at gamutin ang ilang mga sakit. Hindi tulad ng X-ray, ang mga alon nito ay hindi mapaminsalang impluwensya sa tela. Diagnostic mga pagsusuri sa ultrasound(ultrasound) payagan nang wala interbensyon sa kirurhiko makilala mga pagbabago sa pathological mga organo at tisyu. Ang isang espesyal na aparato ay nagdidirekta ng mga ultrasonic wave na may dalas na 0.5 hanggang 15 MHz sa isang tiyak na bahagi ng katawan, ang mga ito ay makikita mula sa organ na pinag-aaralan at ipinapakita ng computer ang imahe nito sa screen.
Ang infrasound ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang pagsipsip sa iba't ibang media, bilang resulta kung saan ang mga infrasound wave sa hangin, tubig at crust ng lupa ay maaaring magpalaganap sa napakalayo. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nahahanap praktikal na gamit sa pagtukoy ng mga lokasyon malakas na pagsabog o ang posisyon ng nagpapaputok na sandata. Ginagawang posible ang pagpapalaganap ng infrasound sa malalayong distansya sa dagat mga hula sa natural na kalamidad- tsunami. Ang dikya, crustacean, atbp. ay may kakayahang makita ang mga infrasound at madama ang paglapit nito bago pa man magsimula ang isang bagyo.
Kapag gumagawa ng musika, maaari itong maging lubhang kapaki-pakinabang upang maunawaan sa pangkalahatan kung ano ang tunog at kung paano nire-record ang tunog sa isang computer. Ang pagkakaroon ng ganoong kaalaman, nagiging mas madaling maunawaan kung ano, halimbawa, ang compression o kung paano nangyayari ang clipping. Sa musika, tulad ng halos anumang negosyo, ang pag-alam sa mga pangunahing kaalaman ay nagpapadali sa pagsulong.
Ano ang tunog?
Ang tunog ay pisikal na vibrations ng isang medium na naglalakbay sa anyo ng mga alon. Kinukuha namin ang mga panginginig ng boses na ito at itinuturing ang mga ito bilang tunog. Kung susubukan naming graphical na ilarawan ang isang sound wave, nakakakuha kami, nakakagulat, kumaway.
Sine wave
Sa itaas ay isang sine wave na maririnig mula sa mga analog synthesizer o handset landline na telepono, kung gumagamit ka pa rin ng isa. Sa pamamagitan ng paraan, ang telepono ay tumutunog, nagsasalita sa teknikal, hindi musikal na wika.
Ang tunog ay may tatlong mahahalagang katangian, katulad ng: volume, pitch at timbre. pansariling damdamin, ngunit mayroon silang kanilang pagmuni-muni sa pisikal na mundo sa anyo pisikal na katangian sound wave.
Malawak
Ang nakikita natin bilang loudness ay ang lakas ng vibration o sound pressure level, na sinusukat sa (dB).
Graphic na kinakatawan ng mga alon ng iba't ibang taas:
Kung mas mataas ang amplitude (taas ng alon sa graph), mas malakas ang tunog na nakikita, at vice versa, mas mababa ang amplitude, mas tahimik ang tunog. Siyempre, ang pang-unawa ng lakas ng tunog ay naiimpluwensyahan din ng dalas ng tunog, ngunit ito ay mga tampok ng ating pang-unawa.
Mga halimbawa ng iba't ibang volume, sa mga decibel:
| Tunog | Dami (dB) | Epekto |
| Rural na lugar na malayo sa mga kalsada | 25 dB | Halos hindi marinig |
| Bulong | 30 dB | Napakatahimik |
| Opisina sa oras ng trabaho | 50-60 dB | Ang antas ng ingay ay nananatiling komportable hanggang sa 60 dB |
| Vacuum cleaner, hair dryer | 70 dB | Nakakainis; nagpapahirap sa pakikipag-usap sa telepono |
| Food processor, blender | 85-90 dB | Simula sa volume na 85 dB na may pangmatagalang (8 oras) na pakikinig, magsisimula ang pinsala sa pandinig |
| Truck, concrete mixer, subway car | 95-100 dB | Para sa mga tunog sa pagitan ng 90 at 100 dB, inirerekumenda ang pagkakalantad sa hindi hihigit sa 15 minuto sa hindi protektadong tainga. |
| Chainsaw, jackhammer | 110 dB | Ang regular na pagkakalantad sa mga tunog na mas malakas kaysa sa 110 dB para sa higit sa 1 minuto ay nagdudulot ng panganib ng permanenteng pagkawala ng pandinig |
| Rock concert | 110-140 dB | Ang threshold ng sakit ay nagsisimula sa paligid ng 125 dB |
Dalas
Kapag sinabi namin na ang isang tunog ay "mas mataas" o "mas mababa," naiintindihan namin kung ano ang aming ibig sabihin, ngunit ito ay ipinapakita hindi sa pamamagitan ng taas, ngunit sa pamamagitan ng distansya at dalas:
Ang pitch ng isang nota (tunog) ay ang dalas ng isang sound wave.
Kung mas maliit ang distansya sa pagitan ng mga sound wave, mas mataas ang dalas ng tunog o, simple, mas mataas ang tunog.
Sa palagay ko alam ng lahat na ang tainga ng tao ay may kakayahang makita ang mga tunog na may dalas na humigit-kumulang 20 Hz hanggang 20 kHz (sa mga pambihirang kaso - mula 16 Hz hanggang 22 kHz), at ang mga tunog ng musika ay nasa saklaw mula 16.352 Hz ("bago" subcontractave) hanggang 7.902 kHz (“B” ng ikalimang oktaba).
Timbre
At ang huling mahalagang katangian para sa atin ay ang timbre ng tunog. Sa mga salita, ito ay kung paano ang tunog ay "kulay," at graphically ito ay mukhang iba't ibang kumplikado, ang pagiging kumplikado ng sound wave. Narito, halimbawa, ang isang graphical na representasyon ng mga sound wave ng isang byolin at piano:
Sound timbre - pagiging kumplikado (complexity) ng isang sound wave
Ang mga sinusoid ay mas kumplikado, hindi ba?
Mayroong ilang mga paraan upang mag-record ng tunog: notation, analog recording, at digital recording.
Notasyong pangmusika- ito ay simpleng data sa dalas, tagal at dami ng mga tunog na kailangang kopyahin sa isang instrumento. Sa mundo ng computer mayroong isang analogue - data ng MIDI. Ngunit ang pagsasaalang-alang sa isyung ito ay lampas sa saklaw ng artikulong ito; susuriin natin ito nang detalyado sa ibang pagkakataon.
Analog recording- mahalagang nagre-record ng mga pisikal na vibrations habang ang mga ito ay nasa anumang medium: vinyl record o magnetic tape. Dapat magsimula kaagad labis na paglalaway mahilig sa mainit na tunog ng tubo, ngunit hindi kami isa sa mga taong iyon at ang mga analog na device ay may malakas na error at pangunahing mga limitasyon, ito ay nagpapakilala ng pagbaluktot at lumalala ang kalidad ng pag-record, at ang pisikal na media ay nawawala sa paglipas ng panahon, na higit na nagpapababa sa kalidad ng phonogram, kaya ang analog recording ay nawala na sa nakaraan.
Pag-record ng digital na audio- isang teknolohiya na nagbigay ng pagkakataon sa sinuman na subukan ang kanilang sarili bilang isang sound engineer o producer. Kaya paano ito gumagana? Pagkatapos ng lahat, ang isang computer ay maaari lamang mag-record ng mga numero, at upang maging tumpak, mga zero lamang at mga kung saan ang iba pang mga numero, mga titik, at mga imahe ay naka-encode. Paano mag-record ng ganitong kumplikadong data bilang tunog sa mga numero?
Ang solusyon ay medyo simple - gupitin ang sound wave sa maliliit na piraso, iyon ay, i-convert ang isang tuluy-tuloy na function (sound wave) sa isang discrete. Ang prosesong ito ay tinatawag na sampling, hindi mula sa salitang "cretin", ngunit mula sa salitang "discreteness" (lat. discretus - hinati, pasulput-sulpot). Ang bawat maliit na piraso ng sound wave ay napakadaling ilarawan sa mga numero (ang antas ng signal sa isang tiyak na punto ng oras), na kung ano ang nangyayari sa digital recording. Ang prosesong ito ay tinatawag na analog-to-digital na conversion(analog to digital conversion), at ang nagko-convert na device (chip), ayon sa pagkakabanggit, ay isang analog-to-digital converter (analog to digital converter) o isang ADC (ADC).
Narito ang isang halimbawa ng halos limang-millisecond sound wave clip mula sa isang ride cymbal:
Nakikita mo ba kung paano ang lahat ng ito ay binubuo ng mga clove? Ang mga ito ay mga discrete na maliliit na piraso kung saan pinuputol ang sound wave, ngunit kung ninanais, maaaring gumuhit ng tuluy-tuloy na hubog na linya sa pamamagitan ng mga ngipin-column na ito, na magiging orihinal na sound wave. Sa panahon ng pag-playback, nangyayari ito sa isang device (isa ring microcircuit) na tinatawag na digital to analog converter o DAC. Ang ADC at DAC ay ang mga pangunahing bahagi ng isang audio interface at ang kalidad at kakayahan nito ay nakasalalay sa kanilang kalidad.
Sampling frequency at bit depth
Malamang na napapagod na ako kahit na ang pinaka-persistent na mga mambabasa, ngunit huwag mawalan ng pag-asa, ito ang bahagi ng artikulo kung saan ito nagsimula.
Ang proseso ng pag-convert ng analog signal sa digital signal (at kabaliktaran) ay may dalawang mahalagang katangian - ang sampling frequency (kilala rin bilang sampling frequency o sample rate) at ang sampling depth (bit depth).
Dalas ng sampling- ito ang dalas kung saan ang sound signal ay pinutol sa mga piraso (mga sample). Huwag ulitin ang aking pagkakamali: ang sampling frequency ay nauugnay sa audio frequency lamang sa pamamagitan ng Kotelnikov's theorem, na nagsasabing: upang natatanging maibalik ang orihinal na signal, ang sampling frequency ay dapat na higit sa dalawang beses ang pinakamataas na frequency sa signal spectrum. Kaya, ang sampling frequency na 44.1 kHz na ginagamit kapag nagre-record ng mga CD at music cover
saklaw ng dalas ng naririnig ng tao.
Bit depth ay ang sampling depth na sinusukat sa mga bit, iyon ay, ito ay ang bilang ng mga bit na ginamit upang i-record ang amplitude ng signal. Kapag nagre-record ng isang CD, 16 bits ang ginagamit, na sapat para sa 96 dB, iyon ay, maaari tayong mag-record ng tunog kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng pinakatahimik at pinakamalakas na bahagi ay 96 dB, na halos palaging sapat upang mag-record ng anumang musika. Kapag nagre-record sa mga studio, kadalasang gumagamit sila ng 24-bit bit depth, na nagbibigay ng dynamic na hanay na 144 dB, ngunit mula noong 99% ng mga device na gumagawa ng tunog (tape recorder, player, sound card, kasama sa computer) ay maaari lamang magproseso ng 16-bit na audio, kapag nag-render ay kailangan mo pa ring mawalan ng 48 dB (144 minus 96) ng dynamic na hanay gamit ang 16-bit na resolution.
Panghuli, kalkulahin natin ang bitrate ng musika sa isang Audio CD:
16 bits x 44,100 samples per second x 2 channels = 1,411,200 bps = 1,411.2 kbps.
Kaya, ang isang segundo ng pag-record sa isang Audio CD ay tumatagal ng 172 kilobytes o 0.168 megabytes.
Iyon lang ang gusto kong sabihin sa iyo tungkol sa pagre-record ng tunog sa isang computer.
Well, o halos lahat.
Ang huling seksyon ay para sa mga hardcore na mambabasa.
Dither
Kapag nagre-render ng mga proyekto sa mga sound editor, kapag pinipili ang 44 100 kHz 16 bit na format, minsan ay lilitaw ang checkbox na Dither. Ano ito?
Ito ang paghahalo ng isang pseudo-random na signal. Hindi malamang na ang pagbabalangkas na ito ay magpapagaan sa iyong pakiramdam, ngunit ipapaliwanag ko ngayon.
Sa panahon ng analog-to-digital conversion, ang amplitude ay bilugan. Ibig sabihin, na may 16-bit na sampling depth, mayroon kaming 2 16 = 65,536 available posibleng mga opsyon antas ng amplitude. Ngunit kung ang amplitude ng tunog sa isa sa mga sample ay naging katumbas ng 34 buo at 478 thousandths, kailangan nating bilugan ito hanggang 34.
Para sa mababang antas ng amplitude ng input signal, ang naturang rounding ay may negatibong kahihinatnan sa anyo ng pagbaluktot, na siyang nilalabanan nito. pagkataranta.
Iyon lang ang sigurado ngayon. Salamat sa pagbabasa!
Huwag kalimutang magsulat ng komento at mag-click sa magagandang mga pindutan mga social network sa ibaba ng artikulo.
Ang tunog ay mga sound wave na nagdudulot ng mga vibrations ng maliliit na particle ng hangin, iba pang mga gas, at likido at solidong media. Ang tunog ay maaari lamang lumabas kung saan mayroong isang substansiya, anuman ang estado ng pagsasama-sama nito. Sa mga kondisyon ng vacuum, kung saan walang daluyan, ang tunog ay hindi nagpapalaganap, dahil walang mga particle na kumikilos bilang mga distributor ng sound wave. Halimbawa, sa kalawakan. Ang tunog ay maaaring mabago, mabago, maging iba pang anyo ng enerhiya. Kaya, ang tunog na na-convert sa mga radio wave o elektrikal na enerhiya ay maaaring maipadala sa mga distansya at maitala sa media ng impormasyon.
Sound wave
Ang mga paggalaw ng mga bagay at katawan ay halos palaging nagdudulot ng mga pagbabago sa kapaligiran. Hindi mahalaga kung ito ay tubig o hangin. Sa prosesong ito, ang mga particle ng daluyan kung saan ang mga vibrations ng katawan ay ipinadala ay nagsisimula ring manginig. Lumilitaw ang mga sound wave. Bukod dito, ang mga paggalaw ay isinasagawa sa pasulong at paatras na direksyon, na unti-unting pinapalitan ang isa't isa. Samakatuwid, ang sound wave ay longitudinal. Walang anumang pag-ilid na paggalaw pataas at pababa dito.
Mga katangian ng sound wave
Tulad ng anumang pisikal na kababalaghan, mayroon silang sariling mga dami, sa tulong ng kung aling mga katangian ay maaaring inilarawan. Ang mga pangunahing katangian ng isang sound wave ay ang dalas at amplitude nito. Ang unang halaga ay nagpapakita kung gaano karaming mga alon ang nabuo bawat segundo. Tinutukoy ng pangalawa ang lakas ng alon. May mga mababang frequency na tunog mababang pagganap mga frequency, at vice versa. Ang dalas ng tunog ay sinusukat sa Hertz, at kung ito ay lumampas sa 20,000 Hz, pagkatapos ay nagaganap ang ultrasound. Maraming mga halimbawa ng mababang dalas at mataas na dalas na mga tunog sa kalikasan at sa mundo sa paligid natin. Ang huni ng isang nightingale, ang dagundong ng kulog, ang dagundong ng ilog ng bundok at iba pa - lahat ito ay magkaiba mga frequency ng audio. Ang amplitude ng alon ay direktang nakasalalay sa kung gaano kalakas ang tunog. Ang volume, sa turn, ay bumababa sa distansya mula sa pinagmulan ng tunog. Alinsunod dito, mas malayo ang alon mula sa epicenter, mas maliit ang amplitude. Sa madaling salita, ang amplitude ng isang sound wave ay bumababa sa distansya mula sa pinagmulan ng tunog.
Bilis ng tunog
Ang tagapagpahiwatig na ito ng isang sound wave ay direktang nakasalalay sa likas na katangian ng medium kung saan ito nagpapalaganap. Ang parehong halumigmig at temperatura ng hangin ay may mahalagang papel dito. Sa karaniwang kondisyon ng panahon, ang bilis ng tunog ay humigit-kumulang 340 metro bawat segundo. Sa pisika, mayroong isang bagay tulad ng supersonic na bilis, na palaging mas malaki kaysa sa bilis ng tunog. Ito ang bilis kung saan naglalakbay ang mga sound wave kapag gumagalaw ang isang sasakyang panghimpapawid. Ang eroplano ay gumagalaw sa supersonic na bilis at kahit na lumalampas sa mga sound wave na nilikha nito. Dahil sa unti-unting pagtaas ng presyon sa likod ng sasakyang panghimpapawid, nabuo ang isang shock wave ng tunog. Ang yunit ng pagsukat para sa bilis na ito ay kawili-wili at kakaunti ang nakakaalam nito. Ito ay tinatawag na Mach. Ang Mach 1 ay katumbas ng bilis ng tunog. Kung ang isang alon ay naglalakbay sa Mach 2, ito ay naglalakbay nang dalawang beses nang mas mabilis kaysa sa bilis ng tunog.
Mga ingay
Mayroong palaging ingay sa pang-araw-araw na buhay ng tao. Ang antas ng ingay ay sinusukat sa decibel. Ang galaw ng mga sasakyan, ang hangin, ang kaluskos ng mga dahon, ang pagsasanib ng boses ng mga tao at iba pang ingay sa araw-araw ang aming kasama sa araw-araw. Pero sa mga ganyang ingay auditory analyzer may kakayahan ang isang tao na masanay. Gayunpaman, mayroon ding mga phenomena na kahit na ang mga kakayahang umangkop ng tainga ng tao ay hindi makayanan. Halimbawa, ang ingay na lampas sa 120 dB ay maaaring magdulot ng pananakit. Ang pinakamaingay na hayop ay ang blue whale. Kapag tumunog ito, maririnig ito sa layong 800 kilometro.
Echo
Paano nangyayari ang isang echo? Napakasimple ng lahat dito. Ang isang sound wave ay may kakayahang maipakita mula sa iba't ibang mga ibabaw: mula sa tubig, mula sa isang bato, mula sa mga dingding sa isang walang laman na silid. Bumabalik sa amin ang alon na ito, kaya naririnig namin ang pangalawang tunog. Ito ay hindi kasinglinaw ng orihinal dahil ang ilan sa mga enerhiya sa sound wave ay nawawala habang ito ay naglalakbay patungo sa balakid.
Echolocation
Ginagamit ang sound reflection para sa iba't ibang praktikal na layunin. Halimbawa, echolocation. Ito ay batay sa katotohanan na sa tulong mga ultrasonic wave maaari mong matukoy ang distansya sa bagay kung saan ang mga alon na ito ay makikita. Ginagawa ang mga kalkulasyon sa pamamagitan ng pagsukat sa oras na kinakailangan para sa ultrasound upang maglakbay sa isang lokasyon at bumalik. Maraming mga hayop ang may kakayahang mag-echolocation. Halimbawa, ginagamit ito ng mga paniki at dolphin upang maghanap ng pagkain. Ang echolocation ay nakahanap ng isa pang aplikasyon sa gamot. Kapag sinusuri gamit ang ultrasound, nabuo ang isang larawan lamang loob tao. Ang batayan ng pamamaraang ito ay ang ultrasound, na pumapasok sa isang daluyan maliban sa hangin, ay bumalik, kaya bumubuo ng isang imahe.
Mga sound wave sa musika
Bakit ang mga instrumentong pangmusika ay gumagawa ng ilang mga tunog? Pag-strum ng gitara, pag-strum ng piano, mababang tono ng mga tambol at trumpeta, ang kaakit-akit na manipis na boses ng isang plauta. Ang lahat ng ito at maraming iba pang mga tunog ay lumitaw dahil sa mga panginginig ng hangin o, sa madaling salita, dahil sa hitsura ng mga sound wave. Ngunit bakit iba-iba ang tunog ng mga instrumentong pangmusika? Lumalabas na ito ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan. Ang una ay ang hugis ng tool, ang pangalawa ay ang materyal na kung saan ito ginawa.
Tingnan natin ito gamit ang mga instrumentong string bilang isang halimbawa. Nagiging pinagmumulan ng tunog ang mga ito kapag hinawakan ang mga kuwerdas. Bilang isang resulta, nagsisimula silang mag-oscillate at magpadala kapaligiran iba't ibang tunog. Ang mababang tunog ng anumang instrumentong may kuwerdas ay dahil sa mas malaking kapal at haba ng kuwerdas, pati na rin ang kahinaan ng pag-igting nito. At vice versa, mas mahigpit ang string ay nakaunat, mas manipis at mas maikli ito, mas mataas ang tunog na nakuha bilang isang resulta ng paglalaro.
Aksyon ng mikropono
Ito ay batay sa conversion ng sound wave energy sa electrical energy. Sa kasong ito, ang kasalukuyang lakas at ang likas na katangian ng tunog ay direktang umaasa. Sa loob ng anumang mikropono ay may manipis na plato na gawa sa metal. Kapag nalantad sa tunog, nagsisimula itong magsagawa ng mga oscillatory na paggalaw. Ang spiral kung saan nakakonekta ang plato ay nag-vibrate din, na nagreresulta sa kuryente. Bakit siya lumilitaw? Ito ay dahil ang mikropono ay mayroon ding mga built-in na magnet. Kapag ang spiral ay umiikot sa pagitan ng mga pole nito, isang electric current ang nabubuo, na sumasabay sa spiral at pagkatapos ay sa isang sound column (loudspeaker) o sa mga kagamitan para sa pag-record sa isang medium ng impormasyon (cassette, disk, computer). Sa pamamagitan ng paraan, ang mikropono sa telepono ay may katulad na istraktura. Ngunit paano gumagana ang mga mikropono sa mga landline at mobile phone? Ang paunang yugto ay pareho para sa kanila - tunog boses ng tao nagpapadala ng mga panginginig ng boses nito sa plato ng mikropono, pagkatapos ang lahat ay sumusunod sa senaryo na inilarawan sa itaas: isang spiral, na, kapag gumagalaw, nagsasara ng dalawang pole, ang isang kasalukuyang ay nilikha. Anong susunod? Sa isang landline na telepono, ang lahat ay higit pa o hindi gaanong malinaw - tulad ng sa isang mikropono, ang tunog, na na-convert sa electric current, ay tumatakbo sa mga wire. Ngunit ano ang tungkol sa isang cell phone o, halimbawa, isang walkie-talkie? Sa mga kasong ito, ang tunog ay na-convert sa radio wave energy at tumama sa satellite. Iyon lang.
Kababalaghan ng resonance
Minsan ang mga kondisyon ay nilikha kapag ang amplitude ng mga oscillations pisikal na katawan tumataas nang husto. Nangyayari ito dahil sa convergence ng mga halaga ng dalas ng sapilitang mga oscillations at ang natural na dalas ng mga oscillations ng bagay (katawan). Ang resonance ay maaaring maging kapaki-pakinabang at nakakapinsala. Halimbawa, upang mailabas ang isang kotse sa isang butas, ito ay sinisimulan at itinulak pabalik-balik upang magdulot ng resonance at bigyan ang kotse ng pagkawalang-galaw. Ngunit mayroon ding mga kaso negatibong kahihinatnan resonance. Halimbawa, sa St. Petersburg, mga isang daang taon na ang nakalilipas, isang tulay ang gumuho sa ilalim ng mga sundalong magkasabay na nagmamartsa.
Tunog (sound wave ) –ito ay isang elastic wave na nakikita ng organ ng pandinig ng mga tao at hayop. Sa ibang salita, Ang tunog ay ang pagpapalaganap ng mga pagbabago sa density (o presyon) ng isang nababanat na medium na lumilitaw kapag ang mga particle ng medium ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa.
Ang kapaligiran (hangin) ay isa sa nababanat na media. Ang pagpapalaganap ng tunog sa hangin ay sumusunod sa mga pangkalahatang batas ng pagpapalaganap ng mga acoustic wave sa mga ideal na gas, at mayroon ding mga tampok dahil sa pagkakaiba-iba ng density, presyon, temperatura at halumigmig ng hangin. Ang bilis ng tunog ay tinutukoy ng mga katangian ng daluyan at kinakalkula gamit ang mga formula para sa bilis ng isang nababanat na alon.
Mayroong artipisyal at natural pinagmumulan tunog. Kasama sa mga artipisyal na emitter ang:
Mga vibrations ng solid body (mga string at soundboard ng mga instrumentong pangmusika, mga diffuser ng speaker, mga lamad ng telepono, mga piezoelectric na plato);
Mga panginginig ng hangin sa isang limitadong dami (mga tubo ng organ, mga whistles);
Percussion (piano keys, bell);
Agos ng kuryente (electroacoustic transducers).
Kabilang sa mga likas na mapagkukunan ang:
Pagsabog, pagbagsak;
Daloy ng hangin sa paligid ng mga balakid (hangin na umiihip sa sulok ng isang gusali, ang tuktok ng alon ng dagat).
Mayroon ding artipisyal at natural mga receiver tunog:
Electroacoustic transducers (mikropono sa hangin, hydrophone sa tubig, geophone sa crust ng lupa) at iba pang mga device;
Hearing apparatus ng mga tao at hayop.
Kapag ang mga sound wave ay nagpapalaganap, ang mga phenomena na katangian ng mga alon ng anumang kalikasan ay posible:
Pagninilay mula sa isang balakid
Repraksyon sa hangganan ng dalawang media,
Panghihimasok (dagdag),
Diffraction (baluktot sa paligid ng mga hadlang),
Dispersion (depende sa bilis ng tunog sa isang sangkap sa dalas ng tunog);
Absorption (pagbaba ng enerhiya at intensity ng tunog sa isang medium dahil sa hindi maibabalik na conversion ng sound energy sa init).
Layunin na mga katangian ng tunog
Dalas ng tunog
Ang dalas ng tunog na naririnig ng mga tao ay mula sa 16 Hz dati 16 - 20 kHz . Mga nababanat na alon na may dalas sa ibaba naririnig na saklaw tinawag infrasound (kabilang ang concussion), na may mas mataas dalas – ultrasound , at ang pinakamataas na dalas ng nababanat na alon ay hypersound .
Ang buong saklaw ng dalas ng tunog ay maaaring hatiin sa tatlong bahagi (Talahanayan 1).
ingay ay may tuloy-tuloy na spectrum ng mga frequency (o wavelength) sa rehiyon ng mababang frequency na tunog (Tables 1, 2). Ang isang solid spectrum ay nangangahulugan na ang mga frequency ay maaaring magkaroon ng anumang halaga mula sa isang naibigay na agwat.
Musikal , o tonal , mga tunog may linear frequency spectrum sa rehiyon ng mid-frequency at bahagyang high-frequency na tunog. Ang natitirang bahagi ng high-frequency na tunog ay inookupahan ng pagsipol. Ang isang line spectrum ay nangangahulugan na ang mga musical frequency ay may mahigpit lamang na tinukoy (discrete) na mga halaga mula sa isang tinukoy na agwat.
Bilang karagdagan, ang pagitan ng mga musical frequency ay nahahati sa mga octaves. Oktaba – ito ang frequency interval na nakapaloob sa pagitan ng dalawang boundary value, ang itaas nito ay dalawang beses na mas malaki kaysa sa lower(Talahanayan 3)
Mga karaniwang octave frequency band
|
Mga bandang dalas ng oktaba |
min , Hz |
max , Hz |
ikasal , Hz |
Ang mga halimbawa ng frequency interval ng tunog na nilikha ng human vocal apparatus at nakikita ng human hearing aid ay ibinibigay sa Talahanayan 4.
|
Contralto, alto | |||
|
Mezzo-soprano | |||
|
Coloratura soprano | |||
Ang mga halimbawa ng mga hanay ng dalas ng ilang mga instrumentong pangmusika ay ibinibigay sa Talahanayan 5. Sinasaklaw nila hindi lamang ang hanay ng audio, kundi pati na rin ang hanay ng ultrasonic.
|
Instrumentong pangmusika |
Dalas Hz |
|
Saxophone | |
Ang mga hayop, ibon, at insekto ay lumilikha at nakakakita ng tunog sa iba't ibang saklaw ng dalas kaysa sa mga tao (Talahanayan 6).
Sa musika, ang bawat sinusoidal sound wave ay tinatawag sa simpleng tono, o tono. Ang pitch ay depende sa frequency: mas mataas ang frequency, mas mataas ang tono. Pangunahing tono ang kumplikadong tunog ng musika ay tinatawag na katumbas ng tono pinakamababang dalas sa spectrum nito. Ang mga tono na tumutugma sa iba pang mga frequency ay tinatawag overtones. Kung overtones maramihan dalas ng pangunahing tono, pagkatapos ay tinatawag ang mga overtone maharmonya. Ang overtone na may pinakamababang frequency ay tinatawag na unang harmonic, ang isa na may kasunod ay tinatawag na pangalawa, atbp.
Maaaring magkaiba ang mga tunog ng musika na may parehong pangunahing tono timbre. Ang timbre ay nakasalalay sa komposisyon ng mga overtone, ang kanilang mga frequency at amplitudes, ang likas na katangian ng kanilang pagtaas sa simula ng tunog at pagbaba sa dulo.
Bilis ng tunog
Para sa tunog sa iba't ibang media, ang mga pangkalahatang formula (22) - (25) ay wasto. Dapat itong isaalang-alang na ang pormula (22) ay naaangkop sa kaso ng tuyong hangin sa atmospera at, isinasaalang-alang ang mga numerical na halaga ng ratio ng Poisson, molar mass at unibersal na gas constant, ay maaaring isulat bilang:
Gayunpaman, ang tunay na hangin sa atmospera ay palaging may halumigmig, na nakakaapekto sa bilis ng tunog. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang ratio ng Poisson depende sa ratio ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig ( p singaw) Upang presyon ng atmospera (p). Sa mahalumigmig na hangin, ang bilis ng tunog ay tinutukoy ng formula:
.
Mula sa huling equation makikita na ang bilis ng tunog sa mahalumigmig na hangin ay bahagyang mas malaki kaysa sa tuyong hangin.
Ang mga numerical na pagtatantya ng bilis ng tunog, na isinasaalang-alang ang impluwensya ng temperatura at halumigmig ng hangin sa atmospera, ay maaaring isagawa gamit ang tinatayang formula:
Ipinapakita ng mga pagtatantya na ito na kapag ang tunog ay lumaganap sa pahalang na direksyon ( 0 x) na may pagtaas ng temperatura ng 1 0 C ang bilis ng tunog ay tumataas ng 0.6 m/s. Sa ilalim ng impluwensya ng singaw ng tubig na may bahagyang presyon na hindi hihigit sa 10 Pa ang bilis ng tunog ay tumataas ng mas mababa sa 0.5 m/s. Ngunit sa pangkalahatan, sa pinakamataas na posibleng bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa ibabaw ng Earth, ang bilis ng tunog ay tumataas nang hindi hihigit sa 1 m/s.
Presyon ng tunog
Sa kawalan ng tunog, ang atmospera (hangin) ay isang hindi nababagabag na daluyan at may static na presyon ng atmospera ( 
).
Kapag lumaganap ang mga sound wave, ang karagdagang variable pressure ay idinaragdag sa static pressure na ito dahil sa mga condensation at rarefaction ng hangin. Sa kaso ng mga alon ng eroplano maaari nating isulat:
saan p tunog, max- amplitude ng presyon ng tunog, - paikot dalas ng tunog, k– wave number. Samakatuwid, ang presyon ng atmospera sa isang nakapirming punto sa sa sandaling ito ang oras ay nagiging katumbas ng kabuuan ng mga panggigipit na ito:
Presyon ng tunog ay isang variable pressure na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng instantaneous na aktwal na atmospheric pressure sa isang partikular na punto sa panahon ng pagpasa ng sound wave at ang static na atmospheric pressure sa kawalan ng tunog:
Ang presyon ng tunog ay nagbabago ng halaga at tanda nito sa panahon ng oscillation.
Ang presyon ng tunog ay halos palaging mas mababa kaysa sa atmospera
Ito ay nagiging malaki at maihahambing sa atmospheric pressure kapag ang mga shock wave ay nangyayari sa panahon ng malalakas na pagsabog o sa panahon ng pagpasa ng isang jet aircraft.
Ang mga sound pressure unit ay ang mga sumusunod:
- pascal sa SI 
,
- bar sa GHS 
,
- milimetro ng mercury,
- kapaligiran.
Sa pagsasagawa, hindi sinusukat ng mga instrumento ang agarang halaga ng presyon ng tunog, ngunit ang tinatawag na mabisa (o kasalukuyang )tunog presyon . Ito ay pantay ang square root ng average na halaga ng square ng instantaneous sound pressure sa isang partikular na punto sa espasyo sa isang partikular na oras
(44)
at samakatuwid ay tinatawag din ugat ibig sabihin square sound pressure . Ang pagpapalit ng expression (39) sa formula (40), makuha natin ang:
.
(45)
Impedance ng tunog
Tunog (acoustic) na pagtutol tinatawag na amplitude ratiosound pressure at vibrational velocity ng mga particle ng medium:
.
(46)
Pisikal na kahulugan ng sound resistance: ito ay numerong katumbas ng presyon ng tunog na nagdudulot ng mga panginginig ng boses ng mga particle ng medium sa isang yunit ng bilis:
SI unit ng pagsukat ng sound impedance - pascal segundo kada metro:
.
Sa kaso ng isang alon ng eroplano bilis ng oscillation ng particle katumbas ng
.
Pagkatapos ang formula (46) ay kukuha ng form:
.
(46*)
Mayroon ding isa pang kahulugan ng sound resistance, bilang produkto ng density ng isang medium at ang bilis ng tunog sa medium na ito:
.
(47)
Pagkatapos ito ay pisikal na kahulugan ay na ito ay katumbas ng numero sa density ng daluyan kung saan ang nababanat na alon ay nagpapalaganap sa bilis ng yunit:
.
Bilang karagdagan sa acoustic resistance, ginagamit ng acoustics ang konsepto mekanikal na pagtutol (R m). Ang mekanikal na pagtutol ay ang ratio ng mga amplitude ng pana-panahong puwersa at ang oscillatory velocity ng mga particle ng medium:
,
(48)
saan S– ibabaw na lugar ng sound emitter. Ang mekanikal na pagtutol ay sinusukat sa newton segundo bawat metro:
.
Enerhiya at lakas ng tunog
Ang isang sound wave ay nailalarawan sa pamamagitan ng parehong dami ng enerhiya bilang isang nababanat na alon.
Ang bawat volume ng hangin kung saan dumadami ang mga sound wave ay may enerhiya na siyang kabuuan ng kinetic energy ng mga oscillating particle at ang potensyal na enerhiya ng elastic deformation ng medium (tingnan ang formula (29)).
Karaniwang tinatawag ang intensity ng tunogang lakas ng tunog . Ito ay pantay
.
(49)
kaya lang pisikal na kahulugan ng lakas ng tunog ay katulad ng kahulugan ng density ng flux ng enerhiya: ayon sa bilang na katumbas ng average na halaga ng enerhiya na inililipat ng isang alon bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng nakahalang ibabaw ng isang unit area.
Ang yunit ng intensity ng tunog ay watt per square meter:
.
Ang intensity ng tunog ay proporsyonal sa square ng epektibong sound pressure at inversely proportional sa sound (acoustic) pressure:
,
(50)
o, isinasaalang-alang ang mga expression (45),
,
(51)
saan R ak – acoustic resistance.
Ang tunog ay maaari ding mailalarawan sa pamamagitan ng lakas ng tunog. Lakas ng tunog ay ang kabuuang dami ng enerhiya ng tunog na ibinubuga ng isang pinagmumulan sa isang tinukoy na oras sa pamamagitan ng isang saradong ibabaw na nakapalibot sa pinagmumulan ng tunog:
,
(52)
o, isinasaalang-alang ang formula (49),
.
(52*)
Ang lakas ng tunog, tulad ng iba pa, ay sinusukat sa watts:
.
Ang mga sound wave sa hangin ay mga alternating area ng compression at rarefaction.
Ang mga sound wave ay maaaring magsilbi bilang isang halimbawa ng isang proseso ng oscillatory. Ang anumang oscillation ay nauugnay sa isang paglabag sa estado ng balanse ng system at ipinahayag sa paglihis ng mga katangian nito mula sa mga halaga ng balanse na may kasunod na pagbabalik sa orihinal na halaga. Para sa sound vibrations, ang katangiang ito ay ang pressure sa isang punto sa medium, at ang deviation nito ay ang sound pressure.
Kung gumawa ka ng isang matalim na pag-aalis ng mga particle ng isang nababanat na daluyan sa isang lugar, halimbawa, gamit ang isang piston, kung gayon ang presyon sa lugar na ito ay tataas. Salamat sa nababanat na mga bono ng mga particle, ang presyon ay ipinapadala sa mga kalapit na mga particle, na, sa turn, ay kumikilos sa mga susunod, at sa lugar. altapresyon na parang gumagalaw sa isang nababanat na daluyan. Ang lugar ng mataas na presyon ay sinusundan ng isang lugar mababang presyon ng dugo, at sa gayon ang isang serye ng mga alternating rehiyon ng compression at rarefaction ay nabuo, na nagpapalaganap sa daluyan sa anyo ng isang alon. Ang bawat butil ng nababanat na daluyan sa kasong ito ay magsasagawa ng mga paggalaw ng oscillatory.
Sa likido at gas na media, kung saan walang makabuluhang pagbabagu-bago sa density, ang mga acoustic wave ay paayon sa kalikasan, iyon ay, ang direksyon ng vibration ng mga particle ay tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng alon. Sa mga solido, bilang karagdagan sa mga longitudinal deformation, nagaganap din ang nababanat na paggugupit, na nagiging sanhi ng paggulo ng mga transverse (paggugupit) na alon; sa kasong ito, ang mga particle ay nag-oscillate patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga longitudinal wave ay mas malaki kaysa sa bilis ng pagpapalaganap ng mga shear wave.
Mga pisikal na parameter ng tunog
Pagbuo ng tunog
Karaniwan, ang mga oscillating na katawan ng iba't ibang kalikasan ay ginagamit upang makabuo ng tunog, na nagiging sanhi ng mga vibrations sa nakapaligid na hangin. Ang isang halimbawa ng naturang henerasyon ay ang paggamit ng vocal cords, speakers, o tuning fork. Karamihan sa mga instrumentong pangmusika ay nakabatay sa parehong prinsipyo. Ang isang pagbubukod ay ang mga instrumento ng hangin, kung saan ang tunog ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng daloy ng hangin na may mga inhomogeneities sa instrumento. Upang lumikha ng magkakaugnay na tunog, ginagamit ang tinatawag na sound o phonon lasers.
Mga diagnostic sa ultratunog
Ultrasound- nababanat na mga vibrations ng tunog ng mataas na dalas. tainga ng tao nakikita ang mga nababanat na alon na nagpapalaganap sa daluyan na may dalas na hanggang humigit-kumulang 16 Hz-20 kHz; pagbabagu-bago na may higit pa mataas na dalas kumakatawan sa ultrasound (lampas sa limitasyon ng naririnig).
Pagpapalaganap ng ultratunog
Ang pagpapalaganap ng ultratunog ay ang proseso ng paggalaw sa espasyo at oras ng mga kaguluhan na nagaganap sa isang sound wave.
Ang isang sound wave ay kumakalat sa isang sangkap sa isang gas, likido o solid na estado sa parehong direksyon kung saan ang mga particle ng sangkap na ito ay inilipat, iyon ay, nagiging sanhi ito ng pagpapapangit ng daluyan. Ang pagpapapangit ay binubuo sa katotohanan na ang sequential discharge at compression ng ilang mga volume ng medium ay nangyayari, at ang distansya sa pagitan ng dalawang katabing lugar ay tumutugma sa haba ng ultrasonic wave. Kung mas malaki ang partikular na acoustic resistance ng medium, mas malaki ang antas ng compression at rarefaction ng medium sa isang ibinigay na vibration amplitude.
Ang mga particle ng daluyan na kasangkot sa paglipat ng enerhiya ng alon ay nag-iiba-iba sa paligid ng kanilang posisyon ng ekwilibriyo. Ang bilis ng pag-oscillate ng mga particle sa average na posisyon ng equilibrium ay tinatawag na oscillatory speed. Ang bilis ng vibrational ng mga particle ay nagbabago ayon sa equation:
,kung saan ang V ay ang magnitude ng oscillatory velocity;
- Ang U ay ang amplitude ng oscillatory velocity;
- f - dalas ng ultrasound;
- t - oras;
- Ang G ay ang phase difference sa pagitan ng vibrational velocity ng mga particle at variable acoustic pressure.
Ang amplitude ng oscillatory velocity ay nagpapakilala sa pinakamataas na bilis kung saan ang mga particle ng medium ay gumagalaw sa panahon ng proseso ng oscillation, at tinutukoy ng dalas ng mga oscillations at ang amplitude ng displacement ng mga particle ng medium.
,Diffraction, interference
Kapag ang mga ultrasonic wave ay nagpapalaganap, ang diffraction, interference at reflection phenomena ay posible.
Ang diffraction (mga alon na baluktot sa paligid ng mga obstacle) ay nangyayari kapag ang ultrasonic wavelength ay maihahambing (o mas malaki) sa laki ng balakid sa landas. Kung ihahambing ang balakid sa haba acoustic wave ay malaki, pagkatapos ay walang diffraction phenomenon.
Kapag ang ilang mga ultrasonic wave ay gumagalaw nang sabay-sabay sa isang medium, isang superposition (overlap) ng mga wave na ito ay nangyayari sa bawat partikular na punto sa medium. Ang superposisyon ng mga alon ng parehong dalas sa ibabaw ng bawat isa ay tinatawag na interference. Kung ang mga ultrasonic wave ay bumalandra habang dumadaan sa isang bagay, pagkatapos ay sa ilang mga punto sa daluyan ng pagtaas o pagbaba sa mga vibrations ay sinusunod. Sa kasong ito, ang estado ng punto sa daluyan kung saan nangyayari ang pakikipag-ugnayan ay depende sa phase ratio ng ultrasonic vibrations sa puntong ito. Kung ang mga ultrasonic wave ay umabot sa isang tiyak na lugar ng daluyan sa parehong mga yugto (sa yugto), kung gayon ang mga displacement ng particle ay may parehong mga palatandaan at pagkagambala sa ilalim ng mga naturang kondisyon ay humahantong sa isang pagtaas sa amplitude ng mga oscillations. Kung ang mga alon ay dumating sa isang punto sa daluyan sa antiphase, kung gayon ang pag-aalis ng mga particle ay nasa iba't ibang direksyon, na hahantong sa isang pagbawas sa amplitude ng mga oscillations.
Pagsipsip ng mga ultrasonic wave
Kung ang daluyan kung saan ang ultrasound ay nagpapalaganap ay may lagkit at thermal conductivity o mayroong iba pang mga panloob na proseso ng friction sa loob nito, kung gayon ang sound absorption ay nangyayari habang ang alon ay nagpapalaganap, iyon ay, habang ito ay lumalayo sa pinagmulan, ang amplitude ng ultrasonic vibrations ay nagiging mas maliit, pati na rin ang enerhiyang dala nila. Ang daluyan kung saan ang ultrasound ay nagpapalaganap ay nakikipag-ugnayan sa enerhiya na dumadaan dito at sumisipsip ng bahagi nito. Ang nangingibabaw na bahagi ng hinihigop na enerhiya ay na-convert sa init, ang mas maliit na bahagi ay nagiging sanhi ng hindi maibabalik na mga pagbabago sa istruktura sa nagpapadalang sangkap. Ang pagsipsip ay ang resulta ng friction ng mga particle laban sa isa't isa; ito ay naiiba sa iba't ibang media. Ang pagsipsip ay nakasalalay din sa dalas ng ultrasonic vibrations. Sa teorya, ang pagsipsip ay proporsyonal sa parisukat ng dalas.
Ang halaga ng pagsipsip ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng koepisyent ng pagsipsip, na nagpapakita kung paano nagbabago ang intensity ng ultrasound sa irradiated medium. Tumataas ito sa pagtaas ng dalas. Ang intensity ng ultrasonic vibrations sa medium ay bumababa nang exponentially. Ang prosesong ito ay sanhi ng panloob na alitan, thermal conductivity ng absorbing medium at ang istraktura nito. Ito ay halos nailalarawan sa laki ng semi-absorbing layer, na nagpapakita sa kung anong lalim ang intensity ng vibrations ay nababawasan ng kalahati (mas tiyak, ng 2.718 beses o ng 63%). Ayon kay Pahlmann, sa dalas ng 0.8 MHz, ang mga average na halaga ng semi-absorbing layer para sa ilang mga tisyu ay ang mga sumusunod: adipose tissue- 6.8 cm; matipuno - 3.6 cm; magkasama ang taba at kalamnan tissue - 4.9 cm. Sa pagtaas ng dalas ng ultrasound, ang laki ng semi-absorbing layer ay bumababa. Kaya, sa dalas ng 2.4 MHz, ang intensity ng ultrasound na dumadaan sa mataba at tissue ng kalamnan, bumababa ng kalahati sa lalim na 1.5 cm.
Bilang karagdagan, ang abnormal na pagsipsip ng enerhiya ng ultrasonic vibrations sa ilang mga saklaw ng dalas ay posible - ito ay depende sa mga katangian ng molekular na istraktura ng isang naibigay na tissue. Ito ay kilala na 2/3 ng ultratunog enerhiya ay attenuated sa antas ng molekular at 1/3 sa antas ng microscopic tissue structures.
Ang lalim ng pagtagos ng mga ultrasonic wave
Ang lalim ng pagtagos ng ultratunog ay tumutukoy sa lalim kung saan ang intensity ay nababawasan ng kalahati. Ang halagang ito ay inversely proportional sa absorption: mas malakas ang pagsipsip ng medium sa ultrasound, mas maikli ang distansya kung saan ang intensity ng ultrasound ay pinahina ng kalahati.
Pagkalat ng mga ultrasonic wave
Kung may mga inhomogeneities sa medium, pagkatapos ay nangyayari ang sound scattering, na maaaring makabuluhang baguhin ang simpleng propagation pattern ng ultrasound at, sa huli, maging sanhi din ng wave na lumala sa orihinal na direksyon ng propagation.
Repraksyon ng mga ultrasonic wave
Dahil ang acoustic resistance ng mga malambot na tisyu ng tao ay hindi gaanong naiiba sa paglaban ng tubig, maaari itong ipalagay na ang repraksyon ng mga ultrasonic wave ay makikita sa interface sa pagitan ng media (epidermis - dermis - fascia - muscle).
Reflection ng ultrasonic waves
Batay sa phenomenon ng reflection mga diagnostic ng ultrasound. Ang pagmuni-muni ay nangyayari sa mga hangganan ng balat at taba, taba at kalamnan, kalamnan at buto. Kung ang ultrasound, habang nagpapalaganap, ay nakatagpo ng isang balakid, pagkatapos ay nangyayari ang pagmuni-muni; kung ang balakid ay maliit, kung gayon ang ultrasound ay tila dumadaloy sa paligid nito. Ang mga heterogeneities ng katawan ay hindi nagiging sanhi ng mga makabuluhang paglihis, dahil sa paghahambing sa haba ng daluyong (2 mm) ang kanilang mga sukat (0.1-0.2 mm) ay maaaring mapabayaan. Kung ang ultrasound sa landas nito ay nakatagpo ng mga organo na ang mga sukat ay mas malaki kaysa sa haba ng daluyong, pagkatapos ay nangyayari ang repraksyon at pagmuni-muni ng ultrasound. Ang pinakamalakas na pagmuni-muni ay sinusunod sa mga hangganan ng buto - nakapalibot na tissue at tissue - hangin. Ang hangin ay may mababang density at halos kumpletong pagmuni-muni ng ultrasound ay sinusunod. Ang pagmuni-muni ng mga ultrasonic wave ay sinusunod sa hangganan ng kalamnan - periosteum - buto, sa ibabaw ng mga guwang na organo.
Naglalakbay at nakatayo na mga ultrasonic wave
Kung, kapag ang mga ultrasonic wave ay lumaganap sa isang daluyan, ang mga ito ay hindi makikita, ang mga naglalakbay na alon ay nabuo. Bilang resulta ng pagkawala ng enerhiya, ang mga oscillatory na paggalaw ng mga particle ng daluyan ay unti-unting humihina, at ang karagdagang mga particle ay matatagpuan mula sa radiating surface, mas maliit ang amplitude ng kanilang mga oscillations. Kung, sa landas ng pagpapalaganap ng mga ultrasonic wave, mayroong mga tisyu na may iba't ibang mga tiyak na acoustic resistance, kung gayon, sa isang degree o iba pa, ang mga ultrasonic wave ay makikita mula sa interface ng hangganan. Ang superposisyon ng insidente at nasasalamin na mga ultrasonic wave ay maaaring magresulta sa mga nakatayong alon. Para mangyari ang mga standing wave, ang distansya mula sa emitter surface hanggang sa reflecting surface ay dapat na isang multiple ng kalahati ng wavelength.
Infrasound
Ang infrasound na nabuo sa dagat ay tinatawag na isa sa posibleng dahilan paghahanap ng mga barko na inabandona ng mga tripulante
Mga eksperimento at demonstrasyon
Ang Rubens Trumpet ay ginagamit upang ipakita ang mga nakatayong alon ng tunog.
Ang pagkakaiba sa bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay malinaw: kapag sila ay huminga ng helium sa halip na hangin, at may sinasabi habang humihinga kasama nito, ang boses ay nagiging mas mataas. Kung ang gas ay sulfur hexafluoride SF 6, mas mababa ang tunog ng boses. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga gas ay humigit-kumulang pantay na mahusay na naka-compress, samakatuwid, sa helium, na may napakababang density kumpara sa hangin, ang bilis ng pagtaas ng tunog, at bumababa sa sulfur hexafluoride, na may napakataas na density para sa mga gas, habang ang mga sukat ng oral resonator ng tao ay nananatiling hindi nagbabago, sa Bilang isang resulta, ang resonant frequency ay nagbabago, dahil mas mataas ang bilis ng tunog, mas mataas ang resonant frequency, na may iba pang mga kondisyon na nananatiling hindi nagbabago.
Ang bilis ng tunog sa tubig ay maaaring biswal na makuha sa eksperimento ng light diffraction sa pamamagitan ng ultrasound sa tubig. Sa tubig, kumpara sa hangin, ang bilis ng tunog ay mas mataas, dahil kahit na may makabuluhang higit pa mataas na density tubig (na dapat humantong sa isang pagbaba sa bilis ng tunog), ang tubig ay napakahina na napi-compress na bilang isang resulta, ang bilis ng tunog sa loob nito ay ilang beses pa ring mas mataas.
Mga Tala
Panitikan
- // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron: Sa 86 volume (82 volume at 4 na karagdagang volume). - St. Petersburg. , 1890-1907.
- Radzishevsky Alexander Yurievich. Mga pangunahing kaalaman sa analog at digital na audio. - M.: Williams, 2006. - P. 288. -