Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm

I. Âm. Nguồn âm

1. Âm

Sóng âm là các sóng cơ truyền trong môi trường khí, lỏng rắn.

Sóng âm khi đến tai sẽ làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác về âm.

Tần số của sóng âm cũng là tần số âm.

2. Nguồn âm

Một vật dao động phát ra âm được gọi là nguồn âm.

Tần số của âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.

3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm

• Âm có tác dụng làm cho màng nhĩ trong tai dao động, gây ra cảm giác âm được gọi là âm nghe được. Âm nghe được có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz.
• Âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz, tai người không nghe được, gọi là hạ âm. Một số loài vật như voi, chim bồ câu...nghe được hạ âm.
• Âm có tần số lớn hơn 20000 Hz, tai người cũng không nghe được, gọi là siêu âm. Dơi, chó, cá heo...nghe được siêu âm.

4. Sự truyền âm

• Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng, khí.
• Âm không truyền được trong chân không.
• Âm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len...Những chất đó được gọi là chất cách âm.

II. Những đặc trưng vật lí của âm

1. Tần số âm

Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lí quan trong nhất của âm.

2. Cường độ âm và mức cường độ âm

Sóng âm lan đến đâu sẽ làm cho phần tử của môi trường ở đó dao động. Như vậy sóng âm mang theo năng lượng.

Cường độ âm \(I\) tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

Đơn vị: Oát trên mét vuông (W/m²).

Mức cường độ âm \(L=lg\dfrac{I}{I_0}\) cho biết cường độ âm \(I\) lớn gấp bao nhiêu lần cường độ âm \(I_0\).

Đơn vị: Ben (B).

Mức cường độ âm theo đơn vị dB là

\(L\left(dB\right)=10lg\dfrac{I}{I_0}\)

3. Âm cơ bản và họa âm

Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số \(f_0\) thì bao giờ cũng phát ra âm có tần số \(2f_0\), \(3f_0\)...với những cường độ khác nhau.

• Âm có tần số \(f_0\) gọi là âm cơ bản, hay họa âm thứ nhất.
• Âm có tần số \(2f_0,3f_0\) gọi là họa âm thứ hai, thứ ba...

Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.

Phổ của cùng một âm do các dụng cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.

Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động âm. 

Đặc trưng vật lí thứ ba của âm là đồ thị dao động âm.

Người ta thường ghi đồ thị dao động âm bằng dao động kí và cảm biến âm.