*

Sau đây, mời bạn đọc cùng với Top lời giải tìm hiểu thêm về sóng âm qua bài viết dưới đây.

Bạn đang xem: Sóng siêu âm truyền được trong chân không

1. Sóng âm là gì?

Sóng âm là những sóng cơ học, được truyền đi trong môi trường rắn, lỏng, khí. Khi đến tai người, sóng âm sẽ làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác cảm thụ âm. Trong môi trường lỏng và khí thì sóng âm là dạng sóng dọc, còn trong môi trường rắn thì nó có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang.

Sóng âm không truyền đi được trong môi trường chân không.

Tần số của sóng âm: được gọi là tần số âm.

Nguồn âm: là những vật dao động phát ra âm thanh.

Ví dụ: khi ta gảy một cây đàn ghita, ta sẽ thấy dây đàn phát ra âm thanh. Khi đó, dây đàn chính là nguồn âm, còn âm thanh từ dây đàn truyền đến tai ta chính là sóng âm.

2. Phân loại sóng âm


2.1. Phân loại theo đặc điểm tần số 

- Nhạc âm: là những âm có tần số xác định như tiếng nói, tiếng hát, âm thanh do các loại nhạc cụ phát ra… làm ta có cảm giác dễ chịu.

- Tạp âm: những loại âm thanh không có tần số xác định, ví dụ như tiếng ồn khi đứng giữa đám đông, tiếng còi xe, tiếng máy móc làm việc…

2.2. Phân loại theo độ lớn tần số

- Hạ âm: tần số nhỏ hơn 16Hz

- Âm nghe được: từ 16Hz – 20.000Hz

- Siêu âm: tần số lớn hơn 20.000Hz

3. Đặc tính sóng âm nghe được, siêu âm, hạ âm

a) Âm nghe được có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz và gây ra cảm giác âm ở tai người.

Các âm mà ta nghe được trong các đoạn ghi âm này có cùng cường độ âm. Tuy nhiên, tai ta nghe to và rõ những âm có tần số trong phạm vi trên dưới 1000 Hz. Thấp hơn 500 Hz hoặc cao hơn 5000 Hz ta nghe nhỏ hơn do khả năng nghe của tai ta với những tần số này kém hơn, đồng thời khả năng đáp ứng của thiết bị (mạch khuếch đại, loa....) cũng kém hơn.

Tai ta không phải luôn luôn nghe được tất cả các âm từ 16 Hz đến 20000 Hz mà còn phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo sinh lý của tai (như màng nhỉ, ...) nên khả năng nhận được cảm giác âm của những người khác nhau có thể khác nhau. Đoạn video sau đây phát ra âm có tần số tăng liên tục từ 20 Hz đến 20000 Hz. Bạn nghe được những âm có tần số trong phạm vi nào? Hãy thử nhé (Chú ý: Không mở âm lượng quá lớn và hạn chế nghe bằng headphone hoặc earphone vì âm thanh ở tần số 1000 Hz sẽ rất lớn).

b) Hạ âm là những âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz, tai người không nghe được.

c) Siêu âm là những âm có tần số lớn hơn 20000 Hz, tai người không nghe được.

4. Sự truyền âm

b) Hạ âm là những âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz, tai người không nghe được.

c) Siêu âm là những âm có tần số lớn hơn 20000 Hz, tai người không nghe được.

5. Đặc trưng vật lý của sóng âm

a) Tần số âm là tần số dao động của nguồn âm. Âm trầm có tần số nhỏ, âm cao có tần số lớn. 

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

- Xét một âm truyền qua một diện tích S (có dạng hình học đối xứng) theo phương vuông góc với diện tích S. Gọi W là lượng năng lượng mà sóng âm này tải qua S trong t giây thì cường độ âm tại tâm đối xứng của S là

*

Trong đó I là cường độ âm tại điểm đang xét, đơn vị là oát trên mét vuông (W/m2)

- Nếu có một nguồn âm kích thước nhỏ (gọi là nguồn điểm) phát ra sóng âm đồng đều theo mọi hướng. Gọi P là công suất của nguồn âm và giả sử biên độ sóng âm không đổi khi truyền đi thì tại điểm M cách nguồn âm này đoạn d có cường độ âm là 

*

c) Mức cường độ âm L là đại lượng đo bằng lôgarit thập phân của tỉ số giữa cường độ âm đang xét và cường độ âm chuẩn Io.

Cường độ âm chuẩn Io được lấy bằng 10 - 12 W/m2.

*

Trong đó L là mức cường độ âm tại điểm đang xét, đơn vị là ben (B)

Người ta thường dùng ước đơn vị của B là đề xi ben (dB) : 1 B = 10 dB.

d) Đồ thị dao động âm và phổ của âm

Giả sử ta dùng một micrô để ghi lại một âm. Tín hiệu điện do micrô này tạo ra cho ta hình ảnh của đồ thị của dao động âm đang xét.

Đồ thị dao động của âm "a" do tác giả của bài viết trên Wikibooks nói vào micrô:

*

Và đây là phổ của âm này:

*

6. Âm cơ bản và họa âm

Khi một sợi dây đàn ghi ta rung thì nó phát ra âm do trên dây có xảy ra hiện tượng sóng dừng.

Nếu dây rung với một bó sóng thì dây phát ra âm có tần số thấp nhất (tần số fmin đã biết trong bài Sóng dừng). Ta hãy gọi tần số này là tần số fo và gọi là âm cơ bản (còn gọi là họa âm thứ 1).

Khảo sát thực nghiệm cho thấy dây này còn phát ra các âm có tần số 2fo, 3fo, 4fo .... gọi là họa âm thứ 2, họa âm thứ 3, họa âm thứ 4, ... Các họa âm có biên độ khác nhau khiến đồ thị dao động âm của các nhạc cụ khi phát ra cùng một nốt nhạc cũng khác nhau. Sự khác nhau này phân biệt được bởi âm sắc của chúng.

7. Đặc trưng sinh lí của âm

- Độ cao: Cảm giác về sự trầm bổng của âm được mô tả bằng khái niệm độ cao của âm. Thực tế thấy được âm có tần số càng lớn thì nghe càng cao, âm có tần số càng nhỏ thì nghe càng thấp. Vậy, độ cao của âm là một đặc trưng sinh lý gắn liền với tần số âm.

- Độ to: gắn liền với mức cường độ âm. Nó chỉ là một khái niệm nói về đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm.

Xem thêm: So Sánh Hô Hấp Kị Khí Và Hô Hấp Hiếu Khí, Câu Hỏi 126927

- Âm sắc: có sự liên quan mật thiết giữa âm sắc và đồ thị dao động âm. Đồng thời, nó còn là đặc trưng sinh lí, giúp phân biệt âm từ các nguồn khác nhau phát ra.