Свойства звука

Звук, как физическое явление характеризуется частотой, интенсивностью, составом звука, продолжительностью. В то же время в понимании человека его музыкальными качествами является: высота, громкость, тембр, длительность, связанные с его физическими свойствами.

Для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 16 до 20000 герц.

Восприятие звука у разных людей сильно отличается. Общие параметры таковы - маленькие дети могут слышать звуки частотой 20000 герц, с возрастом слух становится

5

менее острым, в 15-20 лет он еще достаточно острый, чтобы услышать 15000 герц, а к старости звуковой порог слышимости сильно снижается.

В природе звук возникает при обтекании твёрдых тел потоком воздуха, засчет образования вихрей. Звук низких, инфранизкий частот возникает при взрывах и обвалах.

Интенсивность звука измеряется в децибелах. Человеческое ухо воспринимает звуки интенсивностью от 0 до 130 децибелов. Болевой порог слышимости - 130 децибелов.

Любой звук имеет сложный состав, состоит из тонов различной высоты, так как источник звука колеблется не только как целое, но и каждой половиной, третьей, четвертой, пятой частями и так далее до бесконечности. Для состава музыкального звука имеют значение основной тон и его выше лежащие призвуки, которые называют обертонами или гармониками.

Звук бывает музыкальным, который имеет высоту, громкость, длительность и тембр и не музыкальным – это шум.

Высота. Музыкальные звуки имеют высоту от 16 до 4000-4500 герц, более высокие звуки входят в музыкальный звук в качестве обертонов и звуковых призвуков. При восприятии звуков различной высоты обнаруживается феномен октавного сходства и возможность различать ступеневые качества звуков (в европейской системе 12 разных звуков в октаве). На восприятие высоты звуков влияет тембр. Акустическая единица измерения звуковысотных расстояний - цент, равный одной сотой темперированного полутона. Порог различения изменений высоты звука в среднем регистре 5 центов. Стандарт высоты звука "ля" первой октавы - 440 герц.

Громкость. Громкость – это субъективное восприятие силы звука или его интенсивности (абсолютная величина слухового ощущения) Относится к субъективным характеристикам звука.

Длительность. Длительность звука колеблется от 0,015-0,02 секунды до нескольких минут (педальные звуки органа). Шкала длительностей как наиболее употребительные включает в себя отношения 1:2 (так относятся друг к другу восьмая и четверть, четверть и половинная и т.д.). Абсолютное значение длительностей определяется темпом.

Тембр. Тембр – набор спектральных линий, среди которых выделяются пики, состоящие из нескольких обертонов (форманты). На характер тембра влияют количество слышимых обертонов и распределение громкости между ними.

Все качества музыкальных звуков имеют зонную природу. Понятие зонной природы слуха введено Н.А. Гарбузовым. Доказано, что ступеневое качество звука "ля" первой октавы не переходит в соседние качества в довольно широкой зоне - от 430 до 450 герц.

Звук имеет очень много необыкновенных явлений. Заканчивая свой рассказа о нём, мне хотелось бы познакомить вас с одним интересным звуковым эффектом, который вы можете наблюдать в повседневной жизни. Это эффект Доплера.

Эффект Доплера – это изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника.

Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон,

6

и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн.

Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение, как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника.

Эффект был впервые описан Кристианом Доплером в 1842 году. Также важен случай, когда в среде движется заряженная частица с релятивистской скоростью. В этом случае в лабораторной системе регистрируется черенковское излучение, имеющее непосредственное отношение к эффекту Доплера.

7