Что такое звуковая волны

Содержание:

1. Физическая природа звука
2. Физическое явление звука
3. Характеристики звуковой волны
4. Влияние на среду
5. Спектр частот и тембр
6. Структура звуковой волны
7. Волновые явления звука
8. Скорость распространения звука

Физическая природа звука

Звуковая волна имеет достаточно простую физическую природу, основанную на колебаниях внутри упругих сплошных сред. Однако при этом описание некоторых из звуковых явлений довольно трудоемко.

Физическое явление звука

Физическое явление звука представляет собой распространяющееся возмущение упругих волн. Средой для распространения такой волны может быть любое вещество, имеющее свойство упругости, то есть жидкость, газ или твердое тело. Как известно, для распространения любых волн требуется наличие колебаний какого-либо параметра, которые и передаются с волной. В случае звука такими колебаниями являются осцилляции координат частиц среды.

Характеристики звуковой волны

Звуковая волна имеет характеристики, свойственные любой другой волне, то есть амплитуду и частоту колебаний, спектр частот, фазу, скорость распространения. Каждая из характеристик влияет на внешнее проявление звука. Амплитуда колебаний выражается в громкости, воспринимаемой такими приемниками, как человеческое ухо или микрофон. Частота колебаний указывает на высоту звучания. Как известно, человек способен воспринимать звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 20 КГц. Поэтому весь частотный диапазон звука принято разделять на две составляющие: низкочастотная (то есть ниже 20 Гц) называется инфразвуком, а высокочастотная – ультразвуком.

Влияние на среду

С точки зрения физики процессов звуковой волны, колебания частиц среды приводят к осцилляциям плотности или давления ее слоев. Чем выше, например, громкость звука, тем большее давление имеют уплотненные слои воздуха. Также известно, что восприятие громкости человеком зависит и от высоты звука.

Спектр частот и тембр

Спектр частот звуковой волны характеризует тембр слышимого звука. Чем больше спектральных составляющих имеет волна, тем больше обертонов можно различить.

Структура звуковой волны

Стоит заметить, что, по сути, звуковая волна состоит из набора сильно уплотненных и сильно разреженных слоев вещества. Каждый слой перемещается в пространстве, занимая место другого ближайшего слоя и пробираясь, таким образом, к приемнику.

Волновые явления звука

Так как звук является волновым процессом, то ему свойственны такие волновые явления, как дифракция и интерференция. Дифракция звука позволяет слышать источник, находясь за каким-либо препятствием. Если бы звуковая волна не имела возможности дифрагировать, то невозможно было бы услышать речь человека, находящегося в соседней комнате или просто за оградой. Интерференция звука становится заметной лишь в специальных физических экспериментах.

Скорость распространения звука

Звуковая волна имеет вполне определенную скорость распространения, равную 340—344 м/с. Данная величина зависит от среды распространения, ее плотности. Например, скорость звука в жидкостях больше, чем в газах, а в твердом теле больше, чем в жидкостях.