Bài giảng Âm thanh - Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các đặc trưng của sóng âm (Tiếp theo)

Bài giảng Âm thanh - Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các đặc trưng của sóng âm (Tiếp theo) cung cấp cho học viên những kiến thức về các đặc trưng của sóng âm, một số hiện tượng đơn giản về sóng âm,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Bồi dưỡng giáo viên giảng dạy

Khoa học tự nhiên THCS

Phạm Đỗ Chung

Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội

136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội

ÂM THANH

Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các

đặc trưng của sóng âm

1 Sóng âm, Sự lan truyền sóng âm

2 Các đặc trưng của sóng âm

3 Một số hiện tượng đơn giản về sóng âm

( ) ( )

Displacenme

c

nt:

s

s x t = s kx - w t

Cường độ của sóng âm được định nghĩa là tố độ trung bình mà năng lượng được

chuyển qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường truyền sóng

Cường độ và mức cường độ âm

2 2

1

I = r w v s

Tiết diện ngang

Cô

ngsu

Cường độ âm cũng có mối liên hệ trực tiếp với biên độ dao động của các phần tử

không khí được biểu diễn bởi phương trình sóng âm s(x,t)

( )

0

0

10 dB log

I I

I

b

-=

=

Cường độ âm thay đổi theo khoảng cách

2

4

s

P I

r

p

=

Một số mức cường độ âm (dB)

Lá cây xào xạc 10

Mức cường độ âm b :

( )

0

0

10 dB log where reference intensity 10 W/m

I I

I

b

-=

=

Trong đó I 0 là cường độ âm tiêu chuẩn

for pipe with two open ends

lowest frequency, longest

wavelength mode: fundamental or first harmonic

1

2 2

2

L

L = ® = l l L =

Các nguồn nhạc âm

Nhạc âm có thể được tạo ra do các dây dao động (ghita, piano), các màng (trống, chiêng), các cột không khí (sáo, kèn)

Hình vẽ bên trái là mode dao động cơ bản nhất trong ống sáo

Các mode dao động bậc cao hơn (các họa âm)

sẽ thỏa mãn điều kiện:

Sóng âm trong ông sáo

Nút sóng

Họa âm

Lưu ý:

Trong một ống có hai đầu hở thì mọi họa âm đều có thể tồn tại (a)

Với ống chỉ có một đầu hở thì chỉ các họa âm bậc lẻ mới có thể tồn tại (b)

Dải tần số của một số nhạc cụ

Chiều dài của nhạc

cụ phản ánh vùng tần số mà nhạc cụ hoạt động: nhạc cụ càng dài càng phát

ra âm trầm, càng ngắn thì cho tần số càng cao

(So sánh âm vực của Bass vs Violin)

Họa âm

Sáo

Kèn Ô-boa

T T

Tại sao hai nhạc cụ khác nhau phá cùng một nốt nhạc (cùng tần số) nhưng ta nghe được hai âm thanh khác nhau?

Một nhạc cụ khi phát ra một nốt nhạc thường phát ra âm cơ bản và một vài họa âm bậc cao Vì số lượng, cường độ các họa âm bậc cao khác nhau nên tạo cho mỗi nhạc cụ một âm sắc riêng biệt

Nếu hai âm có tần số gần nhau thì khi kết hợp với nhau (giao thoa) sẽ tạo ra hiện

tượng phách, tức là hợp thành một âm có cường độ to nhỏ theo thời gian

Tần số của hiện tượng này gọi là tần số phách: f phách = f 1 -f 2

Phách

( ) [ 2 cos ' cosm ]

phách phách

cos 't w

Hiệu ứng Doppler

' D (general Doppler effect)

S

v v

f f

v v

±

=

±

Hiệu ứng Doppler là hiệu ứng mà người nghe cảm thấy tần số âm thanh của một

nguồn âm đi tới mình bị thay đổi khi nguồn phát âm hoặc người nghe chuyển động

Tần số của âm thanh bị thay đổi do hiệu ứng Doppler phụ thuộc vào vận tốc của

người nghe và nguồn phát:

Cho biết trong trường hợp

nào tần số âm tăng; trường

hợp nào tần số âm giảm do

hiệu ứng Doppler?

' D (general Doppler effect)

S

v v

f f

v v

±

=

±

detector moving,

source stationary

0

S

v

v

±

=

source moving, detector stationary

0

D

v

'

S

v

f f

v v

=

±

Trong trường hợp nguồn thu và nguồn phát âm chuyển động với cùng vector vận tốc thì tần số âm thu được có thay đổi không?

Hiệu ứng Doppler

Vận tốc siêu thanh, sóng xung kích

if vS = ® v f ' = ¥ ! what if vS > v ?

sin vt v (Mach cone angle)

v t v

Góc của nón Mach:

Khi nguồn chuyển động với vận tốc lớn hơn vận tốc âm thanh (gọi là tốc đô siêu thanh)

thì lúc vượt qua sẽ tạo ra một tiếng nổ của sóng xung kích

Số Mach = v s /v