Sóng âm truyền tốt nhất trong môi trường nào
Sóng âm là một trong những sóng cơ bản, thường xuyên xuất hiện trong đề thi Vật lý THPT dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm và lý thuyết đơn giản. Việc nắm bắt được khái niệm cơ bản về sóng âm và khả năng truyền âm của nó qua các môi trường. Bạn chắc chắn đã có những điểm câu dễ cho đề thi THPT quốc gia. Ở bài viết hôm nay, hãy cùng nhau tìm hiểu những lý thuyết cơ bản về sóng âm và khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì các đại lượng nào sẽ giữ nguyên, các đại lượng nào sẽ thay đổi. Show
Sóng âm là gì?Sóng âm được định nghĩa là sóng cơ lan truyền trong môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Sống âm không truyền được trong môi trường chân không. Phân loại âm:
Âm nghe được, siêu âm, hạ âm
Các âm mà ta nghe được trong không gian này có cùng cường độ âm. Tuy nhiên, tai ta sẽ nghe âm thanh to và rõ những âm có tần số trong phạm vi trên dưới 1000 Hz. Với âm thấp hơn 500 Hz hoặc cao hơn 5000 Hz ta nghe nhỏ hơn. Nguyên nhân do khả năng nghe của tai ta với những tần số này kém hơn, đồng thời khả năng đáp ứng của các thiết bị (mạch khuếch đại, loa….) cũng kém hơn. Tai ta không phải lúc nào cũng nghe được tất cả các âm từ 16 Hz đến 20000 Hz mà còn phụ thuộc vào các yếu tố đặc tính cấu tạo sinh lý của tai (như màng nhĩ, …) nên khả năng nhận được cảm giác âm của từng người khác nhau có thể khác nhau.
Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thìQuá trình truyền âm cũng được gọi là quá trình làm lan truyền dao động âm. Quá trình truyền âm là một quá trình sóng nên có các đặc điểm cơ bản:
Âm cơ bản và họa âmVí dụ 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 cường độ một bó sóng thì dây phát ra âm có tần số thấp nhất (tần số f min trong bài Sóng dừng). Ta đặt tên cho tần số này là tần số fo và gọi là âm cơ bản (còn gọi là họa âm thứ 1). Qua khảo sát thực nghiệm cho thấy dây này còn phát ra các âm có tần số 2fo, 3fo, 4fo …. Lần lượt gọi là họa âm thứ 2, họa âm thứ 3, họa âm thứ 4, … Các họa âm có biên độ khác nhau sẽ khiến đồ thị dao động âm của các nhạc cụ khi phát ra cùng một nốt nhạc cũng khác nhau. Sự khác nhau này giúp người nghe phân biệt được bởi âm sắc của chúng. Những kiến thức về sóng âm là vô cùng cần thiết trong việc giải quyết và phân biệt được các bài toán về sóng cơ và sóng âm khác nhau. Tính toán được các đại lượng và bài toán liên quan. Đặc biệt, khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì tần số và chu kỳ của sóng không đổi. Skip to content
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 âm2.1. Phân loại theo đặc điểm tần số
2.2. Phân loại theo độ lớn tần số
3. Đặc tính sóng âm nghe được, siêu âm, hạ âm
4. Sự truyền âm của sóng âm
5. Những đặc trưng vật lý của sóng âmTùy thuộc vào nguồn phát ra âm thanh mà đặc tính của sóng âm sẽ có những đặc trung vật lý khác nhau. Điển hình rõ nhất là: Những sóng âm có tần số nhất định thường phát ra từ các nhạc cụ gọi là nhạc âm, còn những âm như tiếng ồn ào xe cộ, đường phố, máy móc,…sẽ gọi là tạp âm. 5.1. Tần số âmĐây là tần số dao động của nguồn âm. Đối với loại âm trầm có tần số nhỏ, âm cao có tần số lớn. 5.2. Cường độ âmSóng âm lan đến đâu sẽ làm cho phần tử môi trường dao động. Như vậy sóng âm mang theo năng lượng. Sonar là chỉ sự lan truyền âm thanh để tìm đường di chuyển, liên lạc hoặc phát hiện các đối tượng khác ở phía đối diện, ví dụ như dơi hoặc cá heo thường dùng Sonar để phát hiện ra con mồi, hoặc tàu ngầm khi ở dưới đáy biển sẽ phát ra Sonar để phát hiện ra các loại vật thể trôi nổi hoặc chìm sâu bên trong bùn cát đáy… Một số sách tiếng Việt còn dịch Sonar nghĩa là sóng âm phản xạ. Returning sound waves là sự dội ngược lại của sóng âm. Công thức tính Cường độ âm của sóng âm: Ta gọi 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.
I=WS.t Đơn vị cường độ âm là oát trên mét vuông, ký hiệu W/m2
I=P4d2 5.3. Mức cường độ âmĐể thiết lập một thang bậc về cường độ âm, người ta đưa ra khái niệm về mức cường độ âm. Mức cường độ âm là đại lượng đo bằng logarit thập phân của tỉ số giữa cường độ âm đang xét và cường độ âm chuẩn lo L = lg (IIo) L là mức cường độ âm tại điểm đang xét, đơn vị ben (B) 6. Âm cơ bản và họa âmKhi một nhạc cụ phát ra âm có tần số fo thì bao giờ nhạc cụ đó cũng phát ra một loại tần số 2fo, 3fo, 4fo…gọi là các họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư. Biên độ của nó lớn nhỏ tùy thuộc vào từng loại nhạc cụ. Tập hợp các họa âm sẽ tạo thành phổ của nhạc âm. Tổng hợp các đồ thị dao động của họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó. Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau. Đây cũng được xem là đặt tính vật lý thứ ba của sóng âm. 7. Đặc trưng sinh lí của âm
Trên đây là những lý thuyết tổng hợp về sóng âm là gì? Và những đặc tính của sóng âm trong từng loại môi trường và các tính chất vật lý của nó. Hy vọng bài viết này cung cấp cho bạn những thông tin bổ ích về sóng âm nhé! |