การรับรู้ของเราเกี่ยวกับระดับเสียงและคุณสมบัติอื่นๆ ของมันถูกกำหนดโดยลักษณะของคลื่นเสียง ลักษณะเหล่านี้เป็นลักษณะเดียวกันกับที่มีอยู่ในคลื่นกล กล่าวคือ คาบ ความถี่ แอมพลิจูดของการแกว่ง ความรู้สึกส่วนตัวของเสียงไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวและความเร็วของคลื่น ในบทความเราจะวิเคราะห์ฟิสิกส์ของเสียง Pitch and timbre - พวกเขากำหนดได้อย่างไร? เหตุใดเราจึงรับรู้ว่าเสียงบางอย่างดังและบางเสียงเงียบ คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ จะอยู่ในบทความ
พิทช์
ส่วนสูงกำหนดอะไร? เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ เรามาทำการทดลองง่ายๆ กัน ลองใช้ไม้บรรทัดยาวยืดหยุ่นดีกว่า อะลูมิเนียม
ดันไปโต๊ะดันขอบอย่างแรง ลองใช้นิ้วของคุณตีขอบว่างของไม้บรรทัด - มันจะสั่น แต่การเคลื่อนไหวของมันจะเงียบ ทีนี้ลองย้ายไม้บรรทัดมาใกล้เราเพื่อให้ส่วนที่เล็กกว่ายื่นออกมาเกินขอบของเคาน์เตอร์ ตีกันอีกแล้วไม้บรรทัด. ขอบของมันจะสั่นเร็วขึ้นมากและด้วยแอมพลิจูดที่เล็กลง และเราจะได้ยินเสียงที่เป็นลักษณะเฉพาะ เราสรุปได้ว่าเพื่อให้เสียงเกิดขึ้น ความถี่การสั่นอย่างน้อยต้องมีค่าที่แน่นอน ขีดจำกัดล่างของช่วงความถี่เสียงคือ 20 Hz และขีดจำกัดบนคือ 20,000 Hz.
มาทดลองกันต่อครับ ลดขอบว่างของไม้บรรทัดให้สั้นลง ตั้งค่าให้เคลื่อนที่อีกครั้ง สังเกตได้ว่าเสียงเปลี่ยนไปสูงขึ้น การทดลองแสดงให้เห็นอะไร? เขาพิสูจน์การพึ่งพาระดับเสียงของความถี่และแอมพลิจูดของการแกว่งของแหล่งกำเนิด
ระดับเสียง
ศึกษาความดัง เราจะใช้ Tuning Fork - เครื่องมือพิเศษสำหรับศึกษาคุณสมบัติของเสียง มีส้อมเสียงที่มีความยาวขาต่างกัน พวกมันสั่นสะเทือนเมื่อถูกกระแทกด้วยค้อน ส้อมเสียงขนาดใหญ่สั่นช้ากว่าและสร้างเสียงต่ำ ตัวเล็กสั่นบ่อยและแตกต่างกันในระดับเสียง
ตีส้อมเสียงไปฟังกัน เสียงจะอ่อนลงเมื่อเวลาผ่านไป ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? ระดับเสียงจะลดลงเนื่องจากแอมพลิจูดของการสั่นของขาของอุปกรณ์ลดลง พวกมันไม่สั่นสะเทือนอย่างรุนแรงซึ่งหมายความว่าแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของโมเลกุลอากาศก็ลดลงเช่นกัน ยิ่งต่ำเสียงก็จะยิ่งเงียบลงเท่านั้น ข้อความนี้เป็นจริงสำหรับเสียงที่มีความถี่เท่ากัน ปรากฎว่าทั้งระดับเสียงและระดับเสียงขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของคลื่น
การรับรู้เสียงของโวลุ่มต่างๆ
จากข้างบนนี้ยิ่งดังเรายิ่งชัดเราได้ยินการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นที่เรารับรู้ได้ นี่ไม่เป็นความจริง. หากร่างกายถูกสร้างให้แกว่งด้วยแอมพลิจูดที่ใหญ่มาก แต่มีความถี่ต่ำ เสียงดังกล่าวจะแยกแยะได้ไม่ดี ความจริงก็คือในช่วงการได้ยินทั้งหมด (20-20,000 Hz) หูของเราจะแยกแยะเสียงได้ดีที่สุดที่ประมาณ 1 kHz การได้ยินของมนุษย์มีความไวต่อความถี่เหล่านี้มากที่สุด เสียงดังกล่าวดูเหมือนเราดังที่สุด สัญญาณเตือน, ไซเรนได้รับการปรับตรงไปที่ 1 kHz.
ระดับเสียงต่างๆ
ตารางแสดงเสียงทั่วไปและความดังเป็นเดซิเบล
| ประเภทของเสียง | ระดับเสียง dB |
| หายใจเข้าอย่างสงบ | 0 |
| กระซิบเสียงกรอบแกรบของใบไม้ | 10 |
| เข็มนาฬิกาที่ห่างออกไป 1 เมตร | 30 |
| สนทนาปกติ | 45 |
| เสียงในร้าน การสนทนาในสำนักงาน | 55 |
| เสียงข้างถนน | 60 |
| พูดเสียงดัง | 65 |
| เสียงโรงพิมพ์ | 74 |
| รถ | 77 |
| รถบัส | 80 |
| เครื่องมือกล | 80 |
| กรี๊ดดังๆ | 85 |
| รถจักรยานยนต์พร้อมท่อเก็บเสียง | 85 |
| กลึง | 90 |
| โรงงานโลหะวิทยา | 99 |
| วงออเคสตรารถใต้ดิน | 100 |
| สถานีคอมเพรสเซอร์ | 100 |
| เลื่อยไฟฟ้า | 105 |
| เฮลิคอปเตอร์ | 110 |
| ฟ้าร้อง | 120 |
| เครื่องเจ็ท | 120 |
| โลดโผน การตัดเหล็ก (ปริมาตรนี้เท่ากับเกณฑ์ความเจ็บปวด) | 130 |
| เครื่องบินตอนปล่อย | 130 |
| ปล่อยจรวด (ทำให้เปลือกช็อก) | 145 |
| เสียงปืนลูกซองลำกล้องกลางใกล้ปากกระบอกปืน (ทำให้เกิดอาการบาดเจ็บ) | 150 |
| เครื่องบินซุปเปอร์โซนิก (เสียงนี้ทำให้บาดเจ็บและช็อก) | 160 |
Timbre
ระดับเสียงและความดังของเสียงถูกกำหนดโดยความถี่และแอมพลิจูดของคลื่นดังที่เราพบ Timbre เป็นอิสระจากลักษณะเหล่านี้ ลองหาแหล่งกำเนิดเสียงสองแห่งที่มีระดับเสียงเดียวกันเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมพวกเขาถึงมีเสียงต่ำต่างกัน
เครื่องดนตรีชิ้นแรกจะเป็นส้อมเสียงที่ความถี่ 440 Hz (นี่คือโน้ตสำหรับอ็อกเทฟตัวแรก) ตัวที่สอง - ฟลุต ตัวที่สาม - กีตาร์ ด้วยเครื่องดนตรี เราสร้างโน้ตเดียวกันกับที่ส้อมเสียงส่งเสียง ทั้งสามมีระดับเสียงเท่ากัน แต่ยังคงให้เสียงที่แตกต่างกัน ต่างกันในระดับเสียงต่ำ เหตุผลคืออะไร? มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการสั่นสะเทือนของคลื่นเสียง การเคลื่อนไหวที่เกิดจากคลื่นอะคูสติกของเสียงที่ซับซ้อนเรียกว่าการสั่นแบบไม่ฮาร์มอนิก คลื่นในบริเวณต่าง ๆ จะสั่นด้วยความแรงและความถี่ต่างกัน โอเวอร์โทนเพิ่มเติมเหล่านี้ซึ่งมีระดับเสียงและระดับเสียงต่างกันจะเรียกว่าโอเวอร์โทน
อย่าสับสนระหว่างระดับเสียงและเสียงต่ำ ฟิสิกส์ของเสียงนั้นถ้า"มิกซ์" เพิ่มเติมจากเสียงหลักที่สูงกว่าเราได้สิ่งที่เรียกว่าเสียงต่ำ ถูกกำหนดโดยระดับเสียงและจำนวนเสียงหวือหวา ความถี่ของโอเวอร์โทนคือความถี่หลายเท่าของโทนเสียงต่ำสุด นั่นคือ เป็นจำนวนเต็มคูณมากกว่า - 2, 3, 4 เป็นต้น โทนเสียงต่ำสุดเรียกว่าเสียงหลัก เป็นตัวกำหนดระดับเสียง, และเสียงหวือหวาส่งผลต่อเสียงต่ำ
มีเสียงที่ไม่มีเสียงหวือหวาเลย เช่น ส้อมเสียง หากคุณพรรณนาการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงบนกราฟ คุณจะได้คลื่นไซน์ การสั่นสะเทือนดังกล่าวเรียกว่าฮาร์มอนิก ส้อมเสียงส่งเสียงพื้นฐานเท่านั้น เสียงนี้มักจะเรียกว่าน่าเบื่อไม่มีสี
เมื่อเสียงมีโทนความถี่สูงมากเกินไป เสียงจะรุนแรง เสียงหวือหวาต่ำให้เสียงที่นุ่มนวลนุ่มนวล เครื่องดนตรีแต่ละชนิด เสียงมีชุดเสียงหวือหวาของตัวเอง เป็นการผสมผสานระหว่างโทนเสียงพื้นฐานและโอเวอร์โทนที่ให้เสียงที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ให้เสียงมีโทนเสียงที่ชัดเจน
