Шумом называют звук, отличающийся сложной неповторяющей­ся временной зависимостью.

К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шум пламени горелки, шорох, скрип, согласные звуки речи и т.п.

Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно изме­няющихся сложных тонов. Если попытаться с некоторой степенью условности разложить шум в спектр, то окажется, что этот спектр

будет сплошным.

На практике для оценки звука удобнее использовать не интен­сивность, а звуковое давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковых волн в жидкой или газообразной среде. Для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением зави­симостью 1=р²/(2рс) ²,

где р — плотность среды; с — скорость звука.

Шкала уровней интенсивностей звука создается следу­ющим образом: значение Iо принимают за начальный уровень шка­лы, любую другую интенсивность I выражают через десятичный логарифм ее отношения к I₀:

Lб = lg(I/Io),

а для звукового давления

Lб = 2Lg(p/p₀).

Высота — субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона.

В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности: звук большей интенсивности воспринима­ется как звук более низкого тона.

Тембр звука почти исключительно определяется спектральным

составом.

Громкость — еще одна субъективная оценка звука, которая

характеризует уровень слухового ощущения.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера — Фехнера: если увеличивать раздра­жение в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину).

Математически это означает, что громкость звука пропорцио­нальна логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуко­вых раздражения с интенсивностями / и /₀, причем /₀ — порог слышимости, то на основании закона Вебера — Фехнера громкость относительно него связана с интенсивностями следующим образом:

E=k lg(I/I₀),

где к — некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкости децибелы называют фонами (фон).

Громкость на других частотах можно измерить, сравнивая иссле­дуемый звук со звуком частотой 1 кГц. Для этого с помощью звуко­вого генератора создают звук частотой 1 кГц. Изменяют интенсив­ность звука до тех пор, пока не возникнет слуховое ощущение, аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Интенсив­ность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах.

Чтобы иметь определенные представления о различных по ха­рактеру звуках, приведем их физические характеристики. Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией.

При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) опреде­ляют порог слухового ощущения на разных частотах; полученная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощущения помога­ет диагностировать заболевание органов слуха.

Для объективного измерения уровня громкости шума использу­ется гаумомер. Свойства шумомера приближаются к свойствам человечес­кого, для этого для разных диапазонов уровней громкости используются корректирую­щие электрические фильтры.

14. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ И П\П.

Рассмотрим контакт двух металлов 1 и 2 с различной концентра­цией свободных электронов: n₁ > п₂. После создания контакта начнется диффузия электронов из одного металла в дру­гой. Так как концентрации электронов различны, то диффунди­рующие потоки из разных металлов будут неодинаковыми. Это приведет к заряжению металлов противоположными зарядами и возникновению между ними внутренней контактной разности потен­циалов. При этом первый металл имеет больший потенциал относительно второго. Изменение энергии Е_э свобод­ных электронов в приконтактной области при установившемся значении контактной разности потенциалов соответст­вует динамическому равновесию.

При динамическом равновесии потоки электронов в одном и другом направле­ниях одинаковы. Так как концентрация свободных электронов в металлах очень большая, то переход электронов из одного металла в другой практически не изменит их концентраций, которые и в условиях динамического равновесия останутся пре­жними.

Ui = φ₁ – φ₂ = RT/F ln n₁ / n₂

Итак, внутренняя контактная разность потенциалов зависит как от различий концентраций свободных электронов в металлах, так и от температуры контакта.

В цепи, состоящей из разных металлов, возникает термоэлектродвижущая сила, £,.. Это явление, справедливое и для полупроводников, называют

термоэлектричеством

Значительная термо-э.д.с. достигается не только выбором под­ходящей пары металлов или полупроводников или увеличением ДТ, но и последовательным соединением нескольких термопар в термобатарею (термостолбик).

Термоэлектричество находит три основных применения:

1. для создания генераторов тока с прямым преобразованием молекулярно-тепловой энергии в электрическую. Современные полупроводниковые термогенераторы имеют к.п.д. порядка 10%;

2. для определения температур. Зная зависимость Ė_т = ДДТ), по измерениям Е_т можно найти ДТ, а следовательно, и Т. Удобство этого метода заключается в дистанционности и возможности изме­рения температуры небольших объектов, поскольку сам контакт металлов или полупроводников может быть сделан достаточно малым. В медицине, в частности, это используется для нахождения температуры отдельных органов и их частей;

3. для измерения мощности инфракрасного, видимого и ультра­фиолетового излучений.

Возникновение термоэлектродвижущей силы в рассмотренном примере относится к группе термоэлектрических явлений. Так называют явления, в которых отражается специфическая связь между электрической и молекулярно-тепловой формами движения материи в металлах и полупроводниках.

15. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ