Упрощенная HTML-версия
помощью камертона или так называемого звукового генератора. К сложным тонам относятся,
например, звуки музыкальных инструментов, гласные звуки речи человека и т.п.
Под названием
шума
объединяются различные звуки (шипение, треск, скрип и т.п.),
представляющие собой сочетание множества сложных тонов, частота, амплитуда и длительность
которых быстро, а главное беспорядочно меняются.
Звуковая волна имеет определенные характеристики, которые делятся на два класса:
1.
Объективные (не зависящие от восприятия человека).
• К ним относятся характеристики любого колебательного и волнового процессов:
смещение, амплитуда, частота, период, фаза, длина волны, скорость распространения волны.
•
Энергетическими характеристиками звуковой волны являются: энергия колебания одной
частицы, объемная плотность энергии, поток энергии и плотность потока энергии или
интенсивность.
Интенсивностью
I
или силой звука
называется энергия W, переносимая волной за
единицу времени t через единицу площади поверхности S перпендикулярно направлению
распространения волны:
I =
W .
S t
Измеряется в Вт/м2.
Для количественной оценки интенсивности чаще используют понятие «уровень
интенсивности», который равен десятичному логарифму отношения измеренной интенсивности к
12
2
эталонной интенсивности I0= 10- Вт/м :
l i
= , g r
-
' в
Уровень интенсивности выражают в белах (Б). Один бел уровня интенсивности
соответствует увеличению интенсивности по сравнению с эталонным в 10 раз. В практических целях
более удобно применять десятые доли бела, т.е. децибелы (дБ): 1дБ = 0,1Б.
•
Звуковым
или
акустическим давлением
называют максимальное добавочное давление
(избыточное над средним давлением окружающей среды), образующееся в участках сгущения частиц
в звуковой волне. Оно измеряется в Н/м2 = Па.
Для плоской волны звуковое давление р связано с силой (интенсивностью) звука I
соотношением:
р 2
' =
— ,
(4.3)
ри
где
р
- плотность среды,
и
- скорость звука в данной среде. Произведение
о = р -v
называют
удельным акустическим (или волновым) сопротивлением
среды. Волновое сопротивление -
важнейшая характеристика среды, определяющая условие отражения и преломления волн на ее
границе.
Заметим, что звуковая волна оказывает на тело, помещенное на пути ее распространения,
некоторое давление, называемое
давлением звука.
Оно впервые было исследовано П. Н. Лебедевым.
•
Гармонический спектр звука
- совокупность основных частот (простых тонов) из которых
состоит сложная звуковая волна.
2.
Субъективные (зависящие от восприятия человека), которые связаны с объективными
характеристиками звуковой волны: частотой колебаний, гармоническим спектром и интенсивностью
волны.
• Частота колебаний оценивается ухом как
высота звука.
Чем больше частота колебаний,
тем более высоким воспринимается звук. В значительно меньшей степени высота тона зависит также
и от силы звука (более сильный звук воспринимается более низким), практически этим пренебрегают
и связывают высоту звука только с частотой колебаний.
• Сложные тоны при одинаковой основной частоте могут отличаться по форме колебания и
соответственно по гармоническому спектру. Это отличие воспринимается ухом как
тембр звука.
Например, одинаковые по основным частотам гласные звуки речи у разных людей отличаются по
тембру.
25