Звук и его характеристики

Распространяющиеся в среде упругие волны с частотами в пределах 16 – 20000 Гц называются звуковыми волнами. Волны указанного диапазона, воздействуя на слуховой аппарат, вызывают ощущение звука. Область физики, изучающая звуковые колебания и волны, называется акустикой. Колебания с частотами менее 16 Гц, называются инфразвуковыми, выше 20000 Гц – ультразвуковыми. Инфра- и ультразвуковые колебания органами слуха не воспринимаются.

Характеристикой звука является интенсивность I, мерой которой служит энергия W , переносимая ежесекундно сквозь единицу поверхности S перпендикулярно направлению волны:

 

 

 

Интенсивность звука изменяется в широких границах: от порога слышимости () до порога болевого ощущения ().

Интенсивности звука соответствует ощущение громкости звука. Величина, оценивающая громкость звука, называется уровнем звука L. Она подчиняется закону Вебера-Фехнера и определяется соотношением:

 

где I - сила звука,

I ₀ - сила этого же звука на пороге слышимости,

k - коэффициент пропорциональности.

При k = 1 уровень звука измеряется в белах (Б). Обычно пользуются децибелами (дБ) при k = 10. Эта единица удобна, так как минимальный прирост громкости, воспринимаемый ухом, примерно равен 1 дБ. Например, шепот – примерно 10 дБ, шум автомобиля – 110 дБ, пневматический молот -110 дБ, гром – 120 дБ, болевой порог – 130 дБ.

Звук характеризуется еще высотой и тембром. Частоте гармонических звуковых колебаний соответствует ощущение высоты звука. Помимо основной частоты в сложном колебании присутствуют частоты, кратные основной, называемые обертонами. Они и определяют окраску или тембр звука.