Природа звука. Звуковые волны.

Выясним физическую природу звуковых явлений.

1

Как известно, для получения чистого звука пользуются камертоном. Когда камертон издает звук, то шарик отскакивает от его ножки, так как она колеблется (рис. 25.1). Опыт показывает, что источником звука всегда является какое-либо колеблющееся тело, которое в процессе своих колебаний создает в окружающей среде механические волны (рис. 25.2). Когда эти волны достигают уха человека, то они приводят в вынужденные колебания барабанную перепонку внутри уха, и человек ощущает звук. Механические волны, которые вызывают у человека ощущение звука, называют звуковыми.

Звуковые волны в воздухе состоят из сгущений и разрежений, т. е. являются продольными. Ясно, что ощущение звука (человек может получить только в том случае, когда между источником звука и ухом человека имеется среда, в которой могут распространяться звуковые волны. Через безвоздушное пространство звук передаваться не может. Это подтверждается следующим опытом. Электрический звонок подвешивают на малоупругих нитях, включают в сеть и накрывают стеклянным колпаком (рис. 25.3). После этого звук работающего звонка все же явственно слышен. Затем приводят в действие насос, выкачивающий воздух из-под колпака. По мере разрежения воздуха под колпаком звук слабеет и при достаточно большом разрежении совсем исчезает.

2

Изучение звуковых явлений показало, что далеко не всякие механические волны могут вызвать ощущение звука у человека. Оказывается, что только волны, частота колебаний которых находится в пределах от 16 до 20000 Гц, являются звуковыми (верхняя и нижняя границы частот этих колебаний у отдельных людей могут немного отличаться от указанных).

3

Итак, человек ощущает звук, если выполняются следующие условия:

  • имеется источник звука, создающий колебания с частотой в пределах от 16 до 20 000 Гц;
  • имеется упругая среда между ухом и источником звука’,
  • мощность звуковых волн достаточна для получения ощущения звука у человека.