صوت‌شناسی یا آکوستیک

صوت‌شناسي يا آکوستيک يکي از شاخه‌هاي علم فيزيک است و موضوع آن بررسي موج‌هاي مکانيکي در گازها، مايع‌ها و جامدها، از جمله نوسان‌ها، صدا، فراصوت و فروصوت است. کاربردهاي آکوستيک در بسياري از جنبه‌هاي زندگي امروز ديده مي‌شوند و ساده‌ترين نمونه آن صنايع صوتي و نيز کنترل نويز (مکانيکي) است. واژه? آکوستيک برگرفته از ريشه? يوناني ακουστικ?ς، به معناي “براي و از شنوايي” و نيز از ?κουστ?ς به معناي قابل شنيدن است. آهنگسازي و تنظيم

تاريخچه

از نظر اهميتي که آکوستيک يا علم صدا دارا مي‌باشد مي‌توان انتظار داشت که اين موضوع در تاريخ علوم فيزيک جزو مطالب اساسي به شمار رفته باشد، در صورتي که چنين چيزي نيست، زيرا در قبال تاريخ ساير علوم، تاريخ آکوستيک قسمت از قلم افتاده و مهجوري بيش نيست. يکي از دلايل اين مهجوريت تاريخي اين است که نظريه اساسي اصلي راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهاي بسيار قديم در تحولات فکر بشري پيدا شده و اسلوب اين فکر همان است که امروزه مورد قبول ماست.
توليد صوت

وقتي که به يک جسم جامد ضربه وارد مي‌سازيم، توليد صدا مي‌کند. تحت بعضي از شرايط صداي حاصل، بگوش انسان خوش آيند و مطبوع است و اين در واقع اساس پيدايش علم موسيقي است که ساليان دراز قبل از تاريخ ضبط صوت، موجود بوده است، اما موسيقي، قرنها قبل از نظر علمي مورد تحقيق قرار گيرد، جزو صنايع ظريفه محسوب مي‌گرديد. اين مطلب مورد قبول عموم است که اولين فيلسوف يوناني که مبناي موسيقي را بررسي نموده است. فيثاغورث مي‌باشد که ? قرن قبل از ميلاد زندگي مي‌کرده است.
ارتباط صوت و ارتعاش

تجربيات يوميه نشان مي‌دهد که احساس شنيدن وقتي براي ما پيدا مي‌شود که شيئي که در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آيد. مثلاً اگر پهلوي ما جامي فلزي قرار داشته باشد چنانچه با يک قطعه فلز به بدنه جام بزنيم صدايي از آن به گوش مي‌رسد، و اگر با دقت به آن نگاه کنيم ملاحظه مي‌گردد که در حين صدا دادن لبه جام غير واضح مي‌باشد و اين علامت ارتعاش سريع است. اگر در اين هنگام پاندول سبک وزن ساده‌اي را به بدنه جام نزديک کنيم ضربه‌هاي پشت سر هم بدنه جام را روي پاندول که دليل ارتعاش آن است بخوبي مشاهده مي‌کنيم. اما بعضي اوقات ارتعاش به اندازه‌اي سريع است که با چشم ديده نمي‌شود و بايد با وسايل مختلف از قبيل وسيله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.

علاوه بر آزمايش‌هاي مربوط به هوا جامدات و مايعات نيز براي صوت ناقل خوبي هستند. هر کس مي‌داند که با گذاشتن گوش خود بزمين مي‌تواند حرکت عابرين پياده و چهارپايان را از مسافت نسبتاً زيادي بشنود. همچنين اگر گوش خود را به ريل راه آهن بچسبانيم حرکت لکوموتيو و قطار را ممکن است از چندين کيلومتر بشنويم. خاصيت انتقال صوت در جامدات و مايعات قويتر از خاصيت مزبور در گازها مي‌باشد.

اغلب ديده‌ايم که با وجوديکه پهلوي ريل راه آهن ايستاده‌ايم، صداي حرکت قطاري را که دور از ما واقع شده است نمي‌شنويم، و اگر بخواهيم صداي حرکت قطار مزبور را بشنويم يا بايد گوش خود را به ريل بچسبانيم و يا اينکه يک سر ميله چوبي و يا فلزي را به ريل چسبانده و سر ديگر را روي گوش خود بگذاريم، طوريکه در هر دو حالت استخوان خارجي گوش به ارتعاش در آيد. به همين دليل است که دياپازون را روي جعبه مخصوص قرار مي‌دهند تا صدايش قوي شود.

صدا نتيجه ارتعاش يک جسم است و در محيط مادي (هوا يا آب) به صورت موج انتشار مي‌يابد و ما در دستگاه شنوايي مان آن را با فعل و انفعالات فيزيولوژيکي درک مي‌کنيم.
بسامد: تعداد حرکت نوساني را در مدت زمان معين بسامد مي‌نامند. (هر حرکت کامل نوساني تناوب ناميده مي‌شود). زمان اندازه‌گيري نوسان‌ها ثانيه مي‌باشد و تعدادشان با واحد هرتز مشخص مي‌شود. ثانيه/تعداد نوسان Hz=
هرقدر بسامد صدا بيشتر باشد يعني حرکت ارتعاشي تندتر باشد صداي حاصل زيرتر و هرقدر بسامد آن کمتر باشد بم تر خواهد بود. اما گوش انسان تنها قادر به شنيدن صداها در بازه بسامدي بين ?? تا ?????هرتز مي‌باشد.
براي توليد و انتشارات امواج آکوستيکي، ارتعاشهايي را که سبب توليد و انتقال موجهاي آکوستيکي مي‌شوند بر حسب حدود فرکانسشان به سه دسته تقسيم مي‌شوند: ارتعاشهاي صوتي که در ايجاد صدا موثرند و با گوش شنيده مي‌شوند. حدود فرکانس ارتعاشهايي از اين نوع که در ايجاد صدا موثرند و با گوش شنيده مي‌شوند، بين ?? الي ????? سيکل بر ثانيه مي‌باشد. ارتعاشهاي فراصوتي از فرکانسهاي ????? سيکل بر ثانيه به بالا و ارتعاشهاي فروصوتي، از فرکانسهاي ?? سيکل بر ثانيه به پايين.
طول موج: جسم مرتعش هر تناوب کامل را در مدت زماني مشخص انجام مي‌دهد. واحد طول موج متر بوده و هرچه اين مقدار کوتاهتر باشد صدا زيرتر و در صورت بلند بودن صدا بم تر مي‌باشد.
دامنه: حداکثر مسافتي که جسم مرتعش از نقطه تعادل خود در وسط به دو طرف (نقاط اوج) طي مي‌کند. . دامنه بياني از شدت صداست. هرچه دامنه صدا بلندتر صدا شديدتر و در صورت کوتاه بودن صدا ضعيف تر است.
شدت صوت:احساس بلندي و کوتاهي صدا مربوط به انرژي حمل شده با امواج صوتي است و بر حسب واحد دسي بل مي‌باشد که يک واحد مقايسه‌اي است و عبارت است از ده برابر log نسبت شدت صداي مورد نظر به شدت يک سطح مقايسه‌اي که بطور قراردادي صدايي است که داراي ????/? ميکرو بار فشار بوده و به عنوان آستانه شنوايي در انسان در نظر گرفته مي‌شود.

فرکانس شنوايي انسان بين????? – ?? سيکل در ثانيه انجام مي‌شود که داراي شدتي برابرا ?? – ?? دسي بل مي‌باشد.
منبع: نگاره