96. Інтерференція звука. Биття.

Ми знаємо, що дві хвилі, зливаючись, можуть або підсилити одна одну, коли згущення, однієї хвилі накладатимуться на згущення другої, або ослаблювати і навіть знищувати одна одну, коли згущення набігає на розрідження. Це явище ми назвали інтерференцією.

При злитті двох звукових хвиль ми також спостерігаємо то підсилення, то ослаблення звука. Якщо камертон (без резонаторної скриньки) дрижить у повітрі вільно, то кожна його ніжка є джерело однакових систем звукових хвиль.

Обходячи навколо камертона під час його звучання, ми спостерігаємо ряд підсилень звука, а в проміжках між ними — ослаблення його. Замість того, щоб ходити навколо камертона, спостерігач може залишитись на місці, повертаючи біля вуха камертон.

Візьмемо тепер два камертони з резонаторними скриньками, що мають однакову частоту коливань. Поставимо їх уряд і ударимо обидва гумовим молоточком. Звуки обох камертонів зливаються і підсилюють один одного. Приліпимо тепер до ніжки одного з камертонів трохи воску (або надінемо на неї гумку). Це збільшить масу камертона, а через це зменшить число його коливань. Ударимо знов обидва камертони, щоб звучали. Замість попереднього рівного звука дістанемо якийсь дрижачий, пульсивний.

Така пульсація звука називається биттям.

Биття постає через те, що камертони дрижать з різною частотою, і ми маємо в цьому випадку скупчення хвиль та коливань різних, але одночасно і близьких періодів.

На рис. 118 подано приклад додавання двох коливань, близьких своєю частотою: частота першого коливання 70 герців, частота другого коливання — 60 герців. Внизу подано графік складного коливання. Наслідком цього ми дістаємо коливання з періодично змінною амплітудою, а в звукові це відповідає змінній його силі, що періодично збільшується і зменшується. Розглядаючи графіки, легко пересвідчитись, що число биттів дорівнюватиме різниці частот складених коливань. У нашому прикладі число биттів буде 70-60=10 на одну секунду.

Наше вухо дуже чутливе до биття. Якщо ми хочемо настроїти, наприклад, дві струни в один тон (або, як кажуть, в унісон), то підтягуємо струни так, щоб зникло биття звука. Вернемось до утворення биття на камертонах. Поки камертони були не дуже розладнані (частоти їх були близькі), биття було не часте, плавне. Розладнаємо більше камертони, збільшивши маси воску. Биття стає частіше. Звук стає різкий і неприємно подразнює вухо. Особливо неприємний звук буває, коли буде близько 30 биттів на секунду.

Рис.118.

Візьмімо на роялі „до₃" (число коливань 261) і „ре₃" (294 герців); число биттів буде 294 — 261=33 за секунду. Таке поєднання звуків дуже неприємне; це, як кажуть музиканти, буде дисонанс.

Ця спроба показує, що дисонанс — розладнане поєднання звуків — є не що інше, як явище биття.

Коли биття стає дуже часте (понад 60 раз на секунду), вухо перестає його вловлювати. Ось чому співзвуччя „до₃" (261 герц) та „мі₃" (326 герців), що дає биття 65 раз на секунду, справляє вже приємне враження; ми маємо гармонічне співзвуччя.

Для гармонічного співзвуччя треба, щоб не було неприємного числа биття не тільки між основними тонами, а й між обертонами.