1 Khái ni m và đ c đi m
a) Khái ni m
Sóng âm là s lan truy n các dao đ ng âm trong các môi tr ng r n, l ng, khí
b) c đi m
Tai con ng i ch có th c m nh n đ c (nghe đ c) các âm có t n s t 16 Hz đ n 20000 Hz
Các sóng âm có t n s nh h n 16 Hz đ c g i là h âm
Các sóng âm có t n s l n h n 20000 Hz đ c g i là siêu âm
Âm truy n đ c trong các môi tr ng r n, l ng, khí, h u nh không truy n đ c qua các ch t x p, bông, len…
nh ng chât đó g i là ch t cách âm
T c đ truy n âm gi m trong các môi tr ng theo th t : r n, l ng, khí T c đ truy n âm ph thu c vào tính ch t
môi tr ng, nhi t đ c a môi tr ng và kh i l ng riêng c a môi tr ng Khi nhi t đ t ng thì t c đ truy n âm c ng
t ng
2 Các đ c tr ng sinh lý c a âm
Âm có 3 đ c tr ng sinh lý là đ cao, đ to và âm s c Các đ c tr ng c a âm nói chung ph thu c vào c m th âm c a
tai con ng i
a) cao
c tr ng cho tính tr m hay b ng c a âm, ph thu c vào t n s âm
Âm có t n s l n g i là âm b ng và âm có t n s nh g i là âm tr m
b) to
Là đ i l ng đ c tr ng cho tính to hay nh c a âm, ph thu c vào t n s âm và m c c ng đ âm
C ng đ âm: Là n ng l ng mà sóng âm truy n trong m t đ n v th i gian qua m t đ n v di n tích đ t vuông góc
v i ph ng truy n âm
Công th c tính I P
S
, trong đó P là công suât c a ngu n âm, S là di n tích mi n truy n âm
Khi âm truy n trong không gian thì S 4 R2 I P 2
4 R
C ng đ âm t i hai đi m A, B đ c cho b i
2
B
P I
I
4 R
n v : P (W), S (m2
), I (W/m2)
M c c ng đ âm: Là đ i l ng đ c thi t l p đ so sánh đ to c a m t âm v i đ to c a âm chu n và đ c cho b i
công th c:
o
I
I
trong đó, I là c ng đ âm t i đi m c n tính, Io là c ng đ âm chu n (âm ng v i t n s f = 1000 Hz) có giá tr là
Io = 10–12 W/m2
Trong th c t thì ng i ta th ng s d ng đ n v nh h n Ben đ tính m c c ng đ âm, đó là dexiBen (dB)
LÝ THUY T SÓNG ÂM (TÀI LI U BÀI GI NG)
ây là tài li u tóm l c các ki n th c đi kèm theo bài gi ng “Lý thuy t sóng âm “ thu c khóa h c LT H KIT-1 : Môn V t
h p tài li u bài gi ng cùng v i bài gi ng này
Trang 2I
I
Chú ý: T i hai đi m A, B có m c c ng đ âm l n l t là LA, LB thì ta có
2
c) Âm s c
Là đ i l ng đ c tr ng cho s c thái riêng c a âm, giúp ta có th phân bi t đ c hai âm có cùng đ cao
Âm s c ph thu c vào d ng đ th dao đ ng c a âm (hay t n s và biên đ âm)
3 Nh c âm và t p âm
Nh c âm là nh ng âm có t n s xác đ nh và đ th dao đ ng là đ ng cong hình sin
T p âm là nh ng âm có t n s không xác đ nh và đ th dao đ ng là nh ng đ ng cong ph c t p
4 H a âm
M t âm khi phát ra đ c t ng h p t m t âm c b n và các âm khác g i là h a âm
Âm c b n có t n s f1 còn các h a âm có t n s b ng b i s t ng ng v i âm c b n
H a âm b c hai có t n s f2 = 2f1
H a âm b c ba có t n s f3 = 3f1…
H a âm b c n có t n s fn = n.f1
Các h a âm l p thành m t c p s c ng v i công sai d = f1
5 Ng ng nghe, ng ng đau, mi n nghe đ c
Ng ng nghe : là giá tr nh nh t c a m c c ng đ âm mà tai con ng i có th nghe đ c
Ng ng đau : là giá tr l n nh t c a m c c ng đ âm mà tai con ng i có th ch u đ ng đ c
Mi n nghe đ c : là giá tr c a m c c ng đ âm trong kho ng gi a ng ng nghe và ng ng đau
Chú ý: Khi c ng đ âm lên t i 10 W/m2
ng v i m c c ng đ âm 130 dB thì sóng âm v i m i t n s gây cho tai ta
c m giác nh c nh i Ng ng đau ng v i m c c ng đ âm là 130 dB và h u nh không ph thu c vào t n s T đó
ta có ng ng nghe c a tai ng i t 0 dB đ n 130 dB
6 Các ví d đi n hình
Ví d 1: Hai h a âm liên ti p do m t dây đàn phát ra có t n s h n kém nhau 56 Hz, h a âm th ba và h a âm th
n m có t n s b ng bao nhiêu?
H ng d n gi i:
Hai h a âm liên ti p h n kém nhau 56 Hz nên ta có fnfn 1 56nf1n 1 f 156 f1 56 Hz
T đó ta có t n s c a h a âm th ba và th n m là 3 1
Ví d 2: M t nh c c phát ra âm c b n có t n s f1 = 420 Hz M t ng i ch nghe đ c âm cao nh t có t n s là
18000 Hz, tìm t n s l n nh t mà nh c c này có th phát ra đ ng i đó nghe đ c
H ng d n gi i:
G i fn là âm mà ng i đó nghe đ c, ta có fn = nf1 = 420n
Theo bài fn < 18000 420n < 18000 n < 42,8, (1)
T đó giá tr l n nh t c a âm mà ng i đó nghe đ c ng v i giá tr nguyên l n nh t th a mãn (1) là n = 42
V y t n s âm l n nh t mà ng i đó nghe đ c là 420.42 = 17640 Hz
Ví d 3: Hai âm có m c c ng đ âm chênh l ch nhau 20 dB T s c a c ng đ âm c a chúng là bao nhiêu?
H ng d n gi i:
Áp d ng công th c tính m c c ng đ âm ta có
2
Trang 3V y t s c ng đ âm c a hai âm đó là 100 l n
Ví d 4: M c c ng đ âm t i m t đi m cách m t ngu n phát âm 1 m có giá tr là 50 dB M t ng i xu t phát t ngu n âm, đi ra xa ngu n âm thêm 100 m thì không còn nghe đ c âm do ngu n đó phát ra L y c ng đ âm chu n
là Io = 10–12 W/m2 , sóng âm phát ra là sóng c u thì ng ng nghe c a tai ng i này là bao nhiêu?
H ng d n gi i:
C ng đ âm đ c tính b i I P
S
, do âm phát ra d ng sóng c u nên 2
2
P
Do đó
2
2
2
P
I
I
4 R
M c c ng đ âm gây ra t i đi m cách ngu n âm 100 m là
4
T i đi m này, ng i đó b t đ u không nghe đ c âm, v y ng ng nghe c a tai ng i này là 10 dB