Sóng âm là gì? Tổng hợp kiến thức sóng âm là gì?

Sóng âm là một dạng sóng phổ biến mà chúng ta thường xuyên trải nghiệm trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về loại sóng này. Vậy sóng âm là gì? Hãy cùng VanHoc.net tìm hiểu chi tiết hơn về sóng âm cũng như các đặc trưng của sóng âm nhé!

1. Sóng âm là gì?

Sóng âm là một dạng sóng phổ biến mà chúng ta thường trải nghiệm trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về loại sóng này.

Chẳng hạn, khi chúng ta gảy dây đàn guitar, âm thanh được phát ra từ dây đàn và truyền đến tai chúng ta chính là sóng âm. Trong ngôn ngữ khoa học, tần số của loại sóng này được gọi là tần số âm, và nguồn âm là những vật dao động phát ra âm thanh.

Nói về môi trường truyền âm, sóng âm có thể truyền qua các môi trường như rắn, lỏng và khí, nhưng không thể truyền qua môi trường chân không. Điều này có thể được giải thích bằng việc môi trường chân không không có các phần tử vật chất. Trong các môi trường khác nhau, như rắn, lỏng và khí, tốc độ truyền âm phụ thuộc vào mật độ của các phần tử vật chất; mật độ càng lớn, tốc độ càng lớn.

Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng tốc độ truyền âm phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền âm và tần số của sóng âm không thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Các vật liệu cách âm như bông, len, và xốp có thể được sử dụng để giảm tiếng ồn và kiểm soát sóng âm.

2. Phân loại sóng âm là gì?

Phân loại theo đặc điểm tần số

Theo đặc điểm tần số, âm thanh thường được chia thành hai loại chính: nhạc âm và tạp âm. Mặc dù cả hai đều là dạng âm thanh, nhưng chúng có những đặc điểm khác nhau về tính chất. Đối với người nghe, thường thì họ ưa thích những trải nghiệm với nhạc âm hơn so với những âm thanh tạp âm.

Nhìn chung, nhạc âm là những âm thanh có tần số xác định riêng, như là tiếng nói hay âm thanh từ các nhạc cụ. Những âm thanh này mang lại cảm giác dễ chịu khi người nghe tiếp xúc với chúng.

Ngược lại, tạp âm là những âm không có tần số xác định, chẳng hạn như tiếng ồn, còi xe, hay tiếng máy móc hoạt động. Những âm thanh này, đặc biệt là tiếng ồn, có thể tạo ra cảm giác khó chịu và ảnh hưởng đến sự thoải mái của tai người nghe.

Phân loại theo độ lớn tần số

Độ lớn của tần số âm là những giá trị mà các nhà nghiên cứu vật lý đã ước tính từ lâu. Những con số này có sẵn và có thể áp dụng trong nhiều công thức tính toán khi thực hiện các bài tập. Do đó, việc ghi nhớ những con số này trở nên vô cùng quan trọng.

Dựa vào độ lớn của tần số, sóng âm có thể được phân loại như sau:

• Hạ âm: Đây là những âm thanh có tần số nhỏ hơn 16 Hz. Mức độ này rất thấp, khiến cho tai người không thể cảm nhận hoặc nghe rất nhẹ.
• Trung âm đến Cao âm: Đây là những âm thanh có tần số phát ra nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20,000 Hz. Đối với con người, phạm vi này là tầm nghe bình thường, nơi mà âm thanh có thể nghe được một cách dễ dàng và thoải mái.

3. Đặc tính sóng âm nghe được, siêu âm, hạ âm

Tùy thuộc vào từng loại âm, chúng có những đặc tính khác nhau như sau:

– Âm nghe được: Được đặc trưng bởi tần số dao động trong khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz, gây ra cảm giác âm trong tai người. Trong các bản ghi âm, các âm này thường có cường độ tương đối như nhau. Tuy nhiên, tai của chúng ta có khả năng nghe to và rõ những âm có tần số nằm trong khoảng dưới 1000Hz. Đối với những tần số thấp hơn 500 Hz hoặc cao hơn, tai của chúng ta nghe nhỏ hơn do khả năng nghe của tai giảm đi ở những tần số này. Đồng thời, khả năng đáp ứng của các thiết bị như mạch khuếch đại, loa cũng giảm đi.

Không phải tất cả các âm trong khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz đều có thể được nghe bởi tai của chúng ta. Điều này phụ thuộc vào đặc tính cấu trúc sinh lý của tai, ví dụ như màng nhĩ, nên khả năng nghe của mỗi người có thể khác nhau.

– Hạ âm: Đây là những âm có tần số dưới 16Hz, mà tai người không thể nghe được.

– Siêu âm: Là những âm có tần số cao hơn 20.000Hz, và tai người cũng không thể nghe được.

4. Sự truyền âm của sóng âm là gì?

Khái niệm về sự truyền âm áp dụng cho những âm thanh có khả năng truyền qua ba môi trường chính là rắn, lỏng, và khí. Tuy nhiên, trong chân không, sóng âm không thể truyền được. Âm có tính chất không thể truyền qua các chất xốp như bông, len, và người ta gọi chúng là chất cách âm.

Vận tốc truyền âm là khả năng của âm thanh di chuyển và giảm dần theo thời gian trong các môi trường rắn, lỏng, và khí. Ngoài ra, tốc độ truyền âm cũng phụ thuộc vào sự biến đổi khi nhiệt độ thay đổi.

5. Những đặc trưng vật lý của sóng âm

Tần số âm

Tần số âm là tần số dao động của các nguồn âm đa dạng. Đặc biệt, âm trầm thường có tần số thấp, trong khi âm cao sẽ có tần số cao.

Cường độ âm

Trước hết, khi sóng âm lan truyền vào các môi trường có khả năng truyền, nó tạo ra sự dao động trong các phần tử của môi trường đó. Điều này cho thấy sóng âm mang theo nguồn năng lượng.

Cường độ âm được đặc trưng bằng đại lượng đo là năng lượng sóng âm qua mỗi đơn vị diện tích. Trong khoảnh khắc đó, sóng âm phải diễn ra vuông góc với các phương truyền sóng của chúng và theo một đơn vị thời gian.

Công thức tính cường độ âm là I = W/S.t, với:

• I là ký hiệu của cường độ âm, có đơn vị là W/m².
• W là năng lượng sóng âm.
• S là diện tích.
• t là thời gian.

Mức cường độ âm là một khái niệm để mô tả các thang bậc của cường độ âm, được đo bằng logarit thập phân dựa vào tỉ số giữa cường độ âm ở thời điểm đang xét và cường độ âm chuẩn.

Công thức tính mức cường độ âm là L = lg(IIo)

Trong đó:

• L là mức cường độ âm đang xét tính theo đơn vị bel (B).
• IIo là tỉ số giữa cường độ âm ở thời điểm đang xét và cường độ âm chuẩn.

6. Đặc trưng sinh lý của sóng âm là gì?

Âm có những đặc trưng sinh lý quan trọng. Dưới đây là một số thông tin để bạn tham khảo:

Độ Cao: Đặc trưng này phụ thuộc vào tần số âm, nhưng không phụ thuộc vào năng lượng của âm.

Độ To: Đặc trưng này phụ thuộc vào cả tần số âm và mức cường độ âm:

• Ngưỡng Nghe: Là giá trị nhỏ nhất của cường độ âm mà tai người có thể nghe thấy. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm.
• Ngưỡng Đau: Là giá trị lớn nhất của cường độ âm mà tai người có thể cảm nhận là đau. Ngưỡng đau cũng phụ thuộc vào tần số âm.

Âm Sắc: Đặc trưng này giúp chúng ta phân biệt các âm từ nhiều nguồn khác nhau và có mối liên quan với đồ thị dao động âm.

7. Tác hại của sóng âm có tần số cao

Loại sóng này, khi có tần số cao, được gọi là tiếng ồn và có thể gây nhiều tác hại, đặc biệt là đối với tần số cao hơn 4000Hz (như tiếng còi xe, tiếng loa hát…). Những ảnh hưởng này có thể bao gồm:

Ảnh Hưởng Đến Sinh Hoạt Hàng Ngày: Tiếp xúc thường xuyên với tiếng ồn tần số cao có thể làm cho chúng ta cảm thấy khó chịu và giảm sự tập trung.

Ảnh Hưởng Đến Sức Khỏe:

• Gây tổn thương não bộ và suy giảm thính giác.
• Tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch.
• Có nguy cơ gây rối loạn tâm lý.

Ảnh Hưởng Đến Giấc Ngủ và Giao Tiếp: Gây ảnh hưởng đến giấc ngủ và khả năng giao tiếp của con người.

Ảnh Hưởng Đến Động Vật:

• Sóng có tần số cao cũng ảnh hưởng đến động vật, làm cho việc kiếm ăn trở nên khó khăn hơn.
• Trong việc săn mồi và kiếm ăn, ảnh hưởng này có thể làm tăng nguy cơ tử vong và mất cân bằng sinh học.

8. Âm cơ bản và họa âm

Người ta thường thực hiện phân loại âm theo họa âm thứ hai, thứ ba và thứ tư, dựa trên các nhạc cụ phát ra âm có tần số là fo. Trong quá trình này, mỗi nhạc cụ cũng đồng thời phát ra các bội số của tần số này, như 2fo, 3fo, 4fo, đó là các âm cơ bản trong sóng âm.

Biên độ của các âm cơ bản sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại nhạc cụ. Tập hợp các họa âm này cùng nhau tạo thành phổ của âm nhạc.

Khi tổng hợp các đồ thị của dao động họa âm trong âm nhạc, chúng ta thu được đồ thị dao động đặc trưng của âm nhạc đó. Mặc dù các đồ thị có thể có cùng nhạc âm, nhưng chúng sẽ khác nhau nếu được tạo ra bởi các loại nhạc cụ khác nhau.

9. Một số câu hỏi thường gặp về sóng âm là gì?

Để có cái nhìn rõ ràng hơn về loại sóng này, chúng ta cùng khám phá một số câu hỏi liên quan:

1. Môi Trường Không Truyền Được Sóng Âm là Gì?

Như đã được trình bày trong bài viết, sóng âm chỉ có thể truyền qua các môi trường rắn, lỏng và khí, nhưng không thể truyền qua môi trường chân không.

2. Sóng Âm Có Phải là Sóng Dọc hay Sóng Ngang?

Loại sóng này có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang tùy thuộc vào môi trường:

• Trong chất lỏng và khí, sóng âm thường là sóng dọc.
• Trong môi trường chất rắn, nó có thể là cả sóng dọc và sóng ngang.

3. Sóng Siêu Âm và Ảnh Hưởng Của Nó:

Sóng siêu âm là thuật ngữ chỉ các sóng âm có tần số cao hơn khả năng nghe của tai người. Mặc dù có nhiều ứng dụng lợi ích, nhưng cũng có những tác hại:

• Tiếp xúc thường xuyên có thể gây vô sinh ở nam giới.
• Sức khỏe sinh sản của người phụ nữ mang thai có thể bị ảnh hưởng.
• Ảnh hưởng đến sự phát triển của thai nhi.
• Có thể làm biến đổi DNA, ảnh hưởng đến di truyền.
• Sóng có tần số >20KHz có thể ảnh hưởng đến thính giác, do đó, cần hạn chế nghe nhạc ở mức âm lượng quá cao để bảo vệ thính giác.

Vậy là VanHoc.net đã chia sẻ đến bạn những kiến thức cơ bản xoay quanh sóng âm là gì? Đừng quên theo dõi VanHoc.net thường xuyên để cập nhật thêm nhiều kiến thức bổ ích khác. Mọi thắc mắc bạn vui lòng để lại bình luận dưới đây nhé!