CHỦ ĐỀ 4. SÓNG ÂM
I. SÓNG ÂM
1. NGUỒN ÂM VÀ CẢM GIÁC ÂM
Nguồn âm: Là những vật dao động phát ra âm.
Cảm giác về âm:
Sóng âm truyền qua không khí, lọt vào tai, gặp màng nhĩ, tác dụng lên màng nhĩ áp suất biến thiên, làm cho màng nhĩ dao động.
↓
Dao động của màng nhĩ lại được truyền đến các dây thần kinh thính giác.
↓
Làm cho ta có cảm giác về âm.
Cảm giác về âm PHỤ THUỘC vào nguồn âm và tai người nghe.
2. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI
Sóng âm là SÓNG CƠ HỌC, truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí, KHÔNG truyền được trong chân không.
-
- Trong chất khí, chất lỏng: Sóng âm là sóng dọc.
- Trong chất rắn: Sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc.
Khi đi từ môi trường này sang môi trường khác thì chu kì, tần số KHÔNG ĐỔI còn vận tốc, bước sóng THAY ĐỔI.
Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào TÍNH ĐÀN HỒI, MẬT ĐỘ MÔI TRƯỜNG và NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG.
Vrắn > Vlỏng > Vkhí
Nhiệt độ TĂNG thì vận tốc TĂNG.
Tai người nghe được âm thanh có tần số từ 16 Hz → 20000 Hz.
-
- f > 20000 Hz: Siêu âm (dơi, chó, cá heo nghe được siêu âm).
- f < 16 Hz: Hạ âm (voi, bồ câu nghe được hạ âm).
II. CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM
1. TẦN SỐ ÂM
Là tần số dao động của nguồn âm.
-
- Âm trầm có tần số nhỏ.
- Âm cao có tần số lớn.
Là đặc trưng QUAN TRỌNG NHẤT.
2. CƯỜNG ĐỘ ÂM
I (W/m2)
Là đại lượng đo bằng năng lượng sóng âm.
Được truyền đi trong một đơn vị thời gian, qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm tại điểm đó.
Công suất nguồn âm P (W).
 |
 |
3. MỨC CƯỜNG ĐỘ ÂM
Là đại lượng gây ra cảm giác là âm này to gấp mấy lần âm kia.
Mức cường độ âm L là loga thập phân của tỉ số cường độ I của âm, và cường độ I0 là âm chuẩn.
Đơn vị: Ben (B).
Trong thưc tế người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB). 1B = 10dB
4. ĐỒ THỊ GIAO ĐỘNG ÂM
Khi một nhạc cụ phát ra âm cơ bản có tần số thì nó cũng phát ra các họa âm bậc 2 có tần số 2f0 , họa âm bậc 3 có tần số 3f0 , …
Là đồ thị của tất cả họa âm trong 1 nhạc âm.
III. CÁC ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM
1. ĐỘ CAO
Gắn liền với TẦN SỐ, độ cao tăng theo tần số.
Tuy nhiên KHÔNG THỂ NÓI âm có tần số 1000Hz cao gấp đôi âm có tần số 500Hz.
Hai âm có cùng tần số thì có cùng độ cao, và ngược lại.
Âm trầm, âm bổng là nói về độ cao (trầm có f nhỏ, bổng có f lớn).
VD. Trong dây đàn
-
-
-
- Để âm thanh phát ra nghe cao, thanh: Phải TĂNG tần số → Làm CĂNG dây đàn.
- Để âm thanh phát ra nghe thấp, trầm: Phải GIẢM tần số → Làm TRÙNG dây đàn.
-
-
Trong âm nhạc: Các nốt xếp theo thứ tự f tăng dần (âm cao dần): Đồ, rê, mi, pha, son, la, si.
Tiếng nói con người có tần số trong khoảng 200 Hz - 1000 Hz.
2. ĐỘ TO
Gắn liền với MỨC CƯỜNG ĐỘ ÂM L, độ to tỉ lệ với mức cường độ âm.
Độ to phụ thuộc tần số và cường độ âm.
3. ÂM SẮC
Gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt các âm có cùng tần số phát ra từ các nguồn âm, nhạc cụ khác nhau.
Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ các họa âm.
4. GIỚI HẠN NGHE CỦA TAI NGƯỜI
| NGƯỠNG NGHE |
- Để âm thanh gây được cảm giác âm với tai thì mức cường độ âm phải lớn hơn giá trị cực tiểu nào đó. - Giá trị đó gọi là ngưỡng nghe. - Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm. VD. Ở tần số từ 1000Hz đến 1500Hz thì ngưỡng nghe vào khoảng 0dB, 50Hz thì 50dB. |
| NGƯỠNG ĐAU |
- Là giá trị cực đại của cường độ âm mà tai ta có thể chịu đựng được. - Ngưỡng đau hầu như không phụ thuộc vào tần số âm. - Ngưỡng đau ứng với mức cường độ âm là: Lmax = 130 dB. |
| MIỀN NGHE ĐƯỢC |
- Là miền nằm giữa NGƯỠNG NGHE và NGƯỠNG ĐAU. - Mức cường độ âm: L ∈ [0;130] (dB). |
IV. NHẠC ÂM VÀ TẠP ÂM
1. NHẠC ÂM
Là âm có tần số hoàn toàn xác định.
Gây ra cho tai cảm giác êm ái, dễ chịu như bài hát, bản nhạc, ...
Đồ thị giao động âm là đường cong tuần hoàn.
2. TẠP ÂM
Là âm có tần số KHÔNG xác định, hỗn hợp nhiều âm có tần số và biên độ khác nhau.
Gây ra cho tai cảm giác ức chế, khó chịu.
Đồ thị giao động âm là đường cong KHÔNG tuần hoàn.