Громкость и интенсивность звука

Звуки, которые мы слышим, вызывают у нас качественно различные ощущения. Одно из различаемых нами качеств звука — это его громкость. Громкость звука — понятие субъективное, один и тот же звук одному человеку может казаться громким, а другому — тихим.

Объективной оценкой громкости является интенсивность (или сила) звука. Интенсивность звука I измеряют энергией, которую переносят звуковые волны за единицу времени через единицу площади поперечного сечения, перпендикулярного направлению распространения волн.

Из этого определения следует, что единицей интенсивности звука в СИ является:

1 Дж/(м2*с)=1 Вт/м2.

Вспомним, что энергия, переносимая волнами, прямо пропорциональна квадрату амплитуды и квадрату частоты. Поэтому и интенсивность звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды и квадрату частоты колебаний в звуковой волне.

Если от источника звука распространяются сферические волны, то интенсивность звука обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника звука до приемника.

Действительно, если источник звука за время t сообщает волнам энергию Е, которая проходит через поверхность сферы S=4πR2, то интенсивность звука I на расстоянии R от источника звука будет выражаться формулой:

I = Е/tS=Е/4πR2t или I = N/4 πR2, (25.1)

где N=Е/t — мощность источника звука.

Известно, что громкость звука растет с увеличением амплитуды и уменьшается с увеличением расстояния до источника звука. Изменение амплитуды колебаний в волне влияет только на громкость звука, а на других качествах звука никак не отражается.

Ухо человека обладает очень большой чувствительностью. Наименьшую интенсивность звуковых волн, которая вызывает у человека ощущение звука, называют порогом слышимости. Он зависит от частоты колебаний. Например, при частоте 2000 Гц порог слышимости равен 2*10-12 Дж/(м2*с). При меньших частотах порог слышимости значительно больше.