12 Звуковая среда

Однако в то же время, эти размеры не должны быть слишком малы,так как мы хотим измерить усредненное движение, которое является достаточно большим, поскольку представляет всю совокупность случайных мельчайших вибраций молекул воздуха, воспроизводимых диафрагмой человеческого уха.

Кроме того, человеческое ухо не воспринимает различных направлений перемещения воздушных частиц. Оно просто суммирует и измеряет изменения воздушного давления. Это приводит к идее создания постоянно действующего устройства для измерения давления. Подоб'ное устройство, оборудованное диафрагмой близкой по своим размерам к барабанной перепонке человека, явилось бы идеальным инстру­ментом для описания звука в практических целях. Все, что выше рассматривалось для человеческого уха, можно считать основным требованием для идеального микрофона.

ДЛИНА ВОЛНЫ

Клавиатура пианино

Ноты и частота по октавам

Для определенной среды и конкретных условий, волны, оказывающие звуковое давление, распространяются с фиксированной скоростью. При этом, зная частоту звука (количество волн в секунду), мы можем рассчитать расстояние между аналогичными точками чередующихся волн, называемое длиной волны Л.

Принимая скорость звука равную 340 м/сек, можно сказать, что частота звука в 1120 Гц (или циклов в секунду), имеет длину волны равную, приблизительно, 30 см. Иногда бывает удобно представлять звуковые понятия через частоту, а иногда через длину волны.

Если не учитывать малую зависимость скорости звука от температуры воздуха, то соотношения между длиной волны и частотой будут весьма приблизительными. Однако, для таких практических целей, как расчет необходимой толщины покрытия для поглощения определенного диапазона частот, или для расчета величины диафрагмы микрофона с точки зрения ее чувствительности к высоким частотам, это приближенное значение должно выражаться конкретной величиной. Кроме того, существует четкая зависимость между определенными частотами и нотами музыкальной шкалы.

Приводимая ниже таблица обращает внимание на большой диапазон разброса частот. Поднявшись на пианино на две октавы выше верхней ноты "ля", мы имеем длину волны, равную 25 мм.

Это является почти верхним пределом слышимости человеческого уха.

Звуковая среда 13

Соответствие частот музыкальным нотам

Ноты на пианино	Частота (Гц)	Длина	волны
-	14080	1 дюйм	(2.5 см)
-	7040	2 дюйма	(5см)
А^ш	3520	3.75 дюйма	(9.5 см)
А"	1760	7.5 дюймов	(19 см)
А^1	880	1 фут 3 дюйма	(38 см)
А	440	2 фута 6 дюймов	(75 см)
4	220	5 футов	(1.5м)
А-	ПО	10 футов	(Зм)
^ш	55	20 футов	(6м)
4v	27.5	40 футов	(12м)

Здесь скорость звука принимается 335 м/с. для случая холодного воздуха.

Зависимость скорости звука от температуры.

Величина скорости звука увеличивается с темпе­ратурой.

Микрофоны подобной чувствительности должны обладать очень высоким качеством и сравнительно небольшими размерами. В нижней части музыкальной шкалы длины волн составляют уже около 12 м. Передняя звуковая панель пианино способна генерировать такой звук, хотя не так эффективно, как органные трубы нижнего регистра. Примечательным фактором является также то, что повышение нот на одну октаву приводит к удвоению частоты (или уменьшению длины волны в два раза).

Также очевидно, что высота звука зависит от размеров объекта, воспроизводящего этот звук. Однако, размеры обьекта слабо подвержены влиянию температуры. Следовательно, от температуры будет зависеть скорость распространения звука, что приведет к изменению его высоты. При данной ситуации различные инструменты ведут себя не одинаково. Для струнных инструментов средством выравнивания их звука является их подстройка, что значительно затруднено для духовых инструментов. Например для флейты повышение температуры воздуха свыше 15 гр. С приводит к повышению звука на четверть тона, что, однако, компенсируется увеличением геометрических размеров инструмента при нагревании. Кроме того, конструкция флейты предусматривает перемещение передней головной части инструмента для подстройки его в различных температурных средах.