ध्वनि तरंग

ध्वनि ऊर्जा का एक रूप है जो कंपन के माध्यम से श्रवण की भावना उत्पन्न करता है। ध्वनि तरंगें यांत्रिक लंबवत तरंगें होती हैं और उन्हें यात्रा करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है; वे निर्वात में नहीं चल सकतीं। जब एक ध्वनि तरंग एक माध्यम से दूसरे में संक्रमण करती है, तो इसकी गति और तरंगदैर्ध्य बदलते हैं, लेकिन इसकी आवृत्ति समान रहती है। आवृत्ति के आधार पर ध्वनि तरंगों के तीन प्रकार होते हैं:

• अध्यक्ष तरंगें: आवृत्तियाँ 0 से 20 Hz के बीच।
• श्रव्य तरंगें: आवृत्तियाँ 20 Hz से 20,000 Hz के बीच।
• अल्ट्रासोनिक तरंगें: आवृत्तियाँ 20,000 Hz से ऊपर।

ध्वनि की गति

ध्वनि की गति विभिन्न माध्यमों में भिन्न होती है। जहाँ, p दबाव है, d घनत्व है, γ विशिष्ट गर्मियों का अनुपात है। जहाँ, Y = यंग का मापांक। जहाँ, = बल्क मापांक।

• ध्वनि की गति ≈ 332 m/s (हवा में), 1483 m/s (पानी) और 5130 m/s (लोहे में)। यदि vs, vl और vg ठोस, तरल और गैस में ध्वनि तरंगों की गति हैं, तो vs > vl > vg।
• चाँद की सतह और बाहरी अंतरिक्ष में ध्वनि तरंगें सुनाई नहीं देतीं क्योंकि वहाँ कोई हवा नहीं है।

ध्वनि तरंगों की गति से संबंधित कुछ महत्वपूर्ण बिंदु हैं:

• हवा में ध्वनि तरंगों की गति तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है।
• तापमान में प्रति °C वृद्धि पर ध्वनि की गति 0.61 m/s बढ़ती है।
• ध्वनि तरंग की गति की निर्भरता v ∝ √T के रूप में दी गई है, जहाँ, v = ध्वनि की गति, T = तापमान।
• ध्वनि तरंगें आर्द्र हवा में तेज़ और शुष्क हवा में धीमी होती हैं।
• हवा में ध्वनि की गति, हवा में प्रकाश की गति की तुलना में बहुत धीमी है। इसलिए, वर्षा के मौसम में, बिजली चमकने का दृश्य पहले दिखाई देता है और बाद में गरज की ध्वनि सुनाई देती है।

ध्वनि के गुण

ध्वनि की कुछ विशेषताएँ निम्नलिखित हैं

तीव्रता

• यह ध्वनि की एक विशेषता है जिसके द्वारा कमजोर और जोरदार ध्वनियों की पहचान की जा सकती है। तीव्रता स्रोत के कंपन की आवृत्ति के वर्ग के समानुपाती होती है। यह ध्वनि की गुणवत्ता का भी एक माप है। इसे सामान्यतः I द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।
• जब दो ध्वनि तरंगें लगभग समान आवृत्ति पर हस्तक्षेप करती हैं, तो परिणामी तरंग की तीव्रता समय के साथ बढ़ती और घटती है। इस घटना को बीट्स कहा जाता है और बीट आवृत्ति दो तरंगों की आवृत्तियों के अंतर के बराबर होती है।

जोर

यह ध्वनि स्तर (β) से संबंधित है, जो कि β = 10 log₁₀ (I/I₀) dB द्वारा दिया जाता है, जहाँ I स्रोत की तीव्रता है, जो ध्वनि तरंगें उत्पन्न करती है। और I₀ = संदर्भ तीव्रता = 10^-12 W / m²

स्वर

यह स्रोत की आवृत्ति से संबंधित है। यह एक तेज़ स्वर को गहरे स्वर से अलग करता है।

ध्वनि तरंग के गुण

परावर्तन

• जब ध्वनि एक कठोर सतह पर लगती है और वापस लौटती है, तो इसे ध्वनि का परावर्तन कहा जाता है।
• ध्वनि के परावर्तन के दौरान प्रकाश के परावर्तन के नियमों का पालन भी किया जाता है।
• मेगाफोन, ध्वनि बोर्ड और कान की नली का कार्य ध्वनि के परावर्तन पर आधारित है।
• ध्वनि तरंगों के परावर्तन के कारण ध्वनि की पुनरावृत्ति को गूंज कहा जाता है।
• ध्वनि परावर्तक सतह से गूंज सुनने के लिए न्यूनतम दूरी लगभग 17 मीटर है।
• ध्वनि-प्रतिरोधक कमरे दो परतों की दीवारों से बने होते हैं, जिनके बीच में खाली स्थान होता है।
• ध्वनि के कई परावर्तनों के कारण गूंजन उत्पन्न होती है।
• भाषण या संगीत कार्यक्रमों के लिए एक ऑडिटोरियम डिजाइन करते समय, ध्वनि के अवशोषण और परावर्तन का उचित ध्यान रखना आवश्यक है।
• गूंजन ध्वनि द्वारा अपनी तीव्रता को 10⁶ के गुणांक से घटाने में लगने वाले समय को गूंजन समय कहा जाता है।

अपतन

अपवर्तन

• जब एक ध्वनि तरंग एक यांत्रिक माध्यम से दूसरे यांत्रिक माध्यम में जाती है, तो यह घटना की मूल दिशा से विचलित होती है। इसे अपवर्तन कहा जाता है।
• यह ध्वनि की गति में भिन्नता के कारण होता है।

परावर्तन

परावर्तन

• जब एक कंपन स्रोत द्वारा उत्पन्न ध्वनि तरंगें माध्यम में फैलती हैं और यदि माध्यम समरूप है, तो यह ध्वनि तरंगों के किनारों के चारों ओर मुड़ने का कारण बनता है। इसे परावर्तन कहा जाता है।
• ध्वनि तरंगें व्यापक रूप से परावर्तित होती हैं और कोई अन्य व्यक्ति की आवाज आसानी से सुन सकता है।

संगीतात्मक स्केल

संगीत के सिद्धांत में, एक संगीतात्मक स्केल एक सेट होता है जिसमें संगीत नोट्स की आवृत्तियाँ एक-दूसरे के साथ सरल अनुपात में होती हैं। सा, रे, ग, मा, पा, धा, नी एक ऐसा स्केल है जिसे डायटोनिक स्केल कहा जाता है। इन नोट्स की आवृत्तियाँ हैं: सा (256), रे (288), ग (320), मा (341.3), पा (384), धा (426.7) और नी (480)। अगला नोट जो सा द्वारा दर्शित होता है, उसकी आवृत्ति 512 है, जो सा की आवृत्ति का दो गुना है। सा-सा का अंतराल एक ऑक्टेव (8) कहा जाता है।

रिकॉर्डिंग मीडिया में शोर में कमी

रिकॉर्डिंग मीडिया में शोर में कमी के लिए पाँच प्रकार की प्रणाली मौजूद है, जो नीचे चर्चा की गई है:

• डॉल्बी ए शोर में कमी प्रणाली, जिसे पेशेवर रिकॉर्डिंग स्टूडियो में उपयोग के लिए डिजाइन किया गया है। यह लगभग 10 dB का ब्रॉडबैंड शोर में कमी प्रदान करता है।
• डॉल्बी बी को मुख्य रूप से कैसट के लिए लगभग 9 dB शोर में कमी प्राप्त करने के लिए विकसित किया गया था। यह डॉल्बी ए की तुलना में बहुत सरल था और इसलिए उपभोक्ता उत्पादों में लागू करने के लिए कम महंगा था।
• डॉल्बी सी लगभग 15 dB शोर में कमी प्रदान करता है।
• डॉल्बी एसआर (स्पेक्ट्रल रिकॉर्डिंग) प्रणाली डॉल्बी ए की तुलना में अधिक आक्रामक शोर में कमी का तरीका है। डॉल्बी एसआर को डॉल्बी बी या सी की तुलना में लागू करने के लिए अधिक महंगा है, लेकिन यह उच्च आवृत्ति क्षेत्र में 25 dB तक शोर में कमी प्रदान करने में सक्षम है।
• डॉल्बी एस कुछ हाई-फाई और अर्द्ध-पेशेवर रिकॉर्डिंग उपकरणों में पाया जाता है। यह निम्न आवृत्तियों पर 10 dB और उच्च आवृत्तियों पर 24 dB तक शोर में कमी प्रदान करने में सक्षम है।

सोना

SONAR का अर्थ है ध्वनि नेविगेशन और रेंजिंग। इसका उपयोग समुद्र की गहराई को मापने, दुश्मन की पनडुब्बियों और जहाजों के मलबों को खोजने के लिए किया जाता है। SONAR का ट्रांसमीटर लगभग 50000 Hz की आवृत्ति के अल्ट्रासोनिक ध्वनि तरंगों के पल्स उत्पन्न करता है। परावर्तित ध्वनि तरंगों को रिसीवर द्वारा प्राप्त किया जाता है।

• SONAR का अर्थ है ध्वनि नेविगेशन और रेंजिंग। इसका उपयोग समुद्र की गहराई को मापने, दुश्मन की पनडुब्बियों और जहाजों के मलबों को खोजने के लिए किया जाता है।

मानव कान

मानव कान

हमारे शरीर के एक अत्यंत संवेदनशील अंग, जिसे कान कहा जाता है, की मदद से हम सुनने में सक्षम होते हैं। मानव कान के तीन भाग होते हैं:

• बाहरी कान को पिन्ना कहा जाता है। यह आसपास की ध्वनि को एकत्र करता है।
• मध्य कान ध्वनि तरंग से प्राप्त संकुचित दबाव के उतार-चढ़ाव को आंतरिक कान तक पहुँचाता है।
• आंतरिक कान में, कोक्लिया द्वारा दबाव के उतार-चढ़ाव को इलेक्ट्रिकल सिग्नल्स में परिवर्तित किया जाता है। ये इलेक्ट्रिकल सिग्नल्स श्रवण तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क को भेजे जाते हैं और मस्तिष्क इन्हें ध्वनि के रूप में व्याख्यायित करता है।