6.1.2.8. Поляризация волн

Пусть по шнуру распространяется поперечная волна. Колебания частиц шнура могут происходить в разных плоскостях.

Если пропустить шнур через узкую щель, то колебания будут происходить только в определённой плоскости (х; у).

Поляризация – процесс, в результате которого колебания частиц (при распространении волны) могут происходить только в одной плоскости.

Поляризованная волна – волна, прошедшая поляризацию.

• Из рисунков видно, что поляризация возможна только в поперечных волнах, продольные волны проходят при любом направлении щели (поляризатора).

6.1.2.9. Звуковые волны

Некоторые волны можно воспринимать на слух.

Звуковая волна (звук) – волна, вызывающая у человека слуховые ощущения.

Источники звуковых волн: камертон, струна, колокол и др. Если к ним во время звучания прикоснуться лёгким предметом (например бусинкой, подвешенной на нити), то можно увидеть вибрации (по движению бусинки). Волны, распространяясь в упругой среде, достигают барабанной перепонки уха, под действием их энергии перепонка совершает вынужденные колебания и человек слышит звуки в диапазоне частот 16–20000 Гц.

• Инфразвук – механические волны с частотой ниже 16 Гц; ультразвук – выше 20000 Гц.

Из опытов известно, что скорость распространения звука зависит от среды (чем плотнее среда, тем больше скорость). В ясную погоду в тёмное время суток вспышка от выстрела видна с расстояния в несколько километров. Звук приходит через некоторое время после вспышки (во время грозы гром слышен также через какое-то время после вспышки молнии), т.е. скорость звуковой волны значительно меньше скорости света.

• Скорость звука в воздухе при 0⁰С – 332 м/с, при 20⁰С – 343 м/с; в воде – 1483 м/с, в железе – 5850 м/с.

Если звук встречает на пути преграду, то он отражается и может вернуться к источнику.

Эхо – звуковая волна, отражённая от преграды и возвратившаяся к своему источнику.

• Зная расстояние до преграды и время от начала звука до прихода эха, можно определить скорость звука.

Зная скорость звука в среде, по времени прихода эха можно определять дальность преграды. Этот метод (эхолокацию) используют при «осмотре» морского дна и др.

• В эхолокации используют механические волны не звуковой, а ультразвуковой частоты.

6.1.2.9.1. Параметры звука

Рассмотрим параметры звука на примере музыкального тона.

Музыкальный тон – звук, в котором присутствуют гармонические колебания только одной частоты.

Из опытов известно, что для вибратора одной частоты, чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.

Громкость – параметр звука, определяемый амплитудой колебаний и характеризующий силу его воздействия на органы слуха человека.

Из опытов известно, что чем больше частота колебаний, тем выше (или «тоньше») звук.

Высота – параметр звука, определяемый частотой колебаний.

В сложных звуках присутствуют колебания разных частот и амплитуд.

Различают музыкальные звуки и шумы.

Музыкальный звук – звук, в котором участвуют специально подобранные звуковые колебания.

Использование музыкальных звуков связано с целенаправленным воздействием на чувства человека.

Шум – случайный набор звуковых колебаний.

Звуки одной частоты, извлечённые на инструментах, голосом, камертоном и т. д., различаются «окраской», или тембром, поскольку в них, кроме основного тона, присутствуют дополнительные тоны (обертоны).

Обертон – тон, частота которого кратна частоте основного тона.

Тембр – субъективная характеристика звука, определяемая набором обертонов.

Итак, основные характеристики музыкальных звуков:

1) громкость; 2) высота; 3) тембр.