Sóng âm

1. Sóng âm
* Định nghĩa: Sóng âm là những sóng cơ lan truyền trong môi trường vật chất (khí, lỏng, rắn).
* Phân loại: Chia thành 3 loại

• Sóng hạ âm: f < 16 Hz.
• Âm thanh: có f từ 16 Hz đến 20000 Hz.
• Sóng siêu âm: f > 20000 Hz = 20 KHz.

⇒ Sóng hạ âm, âm thanh, sóng siêu âm có tính chất vật lý giống hệt nhau. Tai người phân biệt các sóng này là do cảm thụ riêng.

2. Sự truyền âm - Tốc độ truyền âm

• Sóng âm không truyền được trong chân không.
• Sóng âm truyền kém trong các chất: xốp, nhung, bông, vải.
• Trong một môi trường xác định thì tốc độ truyền âm không đổi.
• Tốc độ truyền âm phụ thuộc: tính đàn hồi, khối lượng riêng, và nhiệt độ của môi trường: v$_{rắn}$ > v$_{lỏng}$ > v$_{khí}$

3. Nhạc âm - Tạp âm
* Nhạc âm: Là những âm có tần số xác định, đồ thị là những đường cong tuần hoàn phức tạp.
VD: Tiếng hát, tiếng đàn,...
* Tạp âm: Là nhũng âm có tần số không xác định, đồ thị là những đường cong không tuần hoàn.
VD: Tiếng máy nổ,...

4. Các đặc trưng vật lý của âm
* Tần số âm: (f)
* Cường độ âm: (I); Là năng lượng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm.

\(I = \frac{E}{t.S}=\frac{P}{S}\)
Đơn vị: W/m$^2$
\(I_{min} = 10^{-12}\ W/m^2;\ I_{max} = 10\ W/m^2\)
\(\rightarrow I_0 = 10^{-12}\ W/m^2\): Cường độ âm chuẩn Và f = 1000 Hz
→ Để thiết lập một thang bậc về cường độ âm người ta đưa ra khái niệm mức cường độ âm.

Mức cường độ âm (L):
\(L = \log \frac{I}{I_0} \ \ (B)\)
Thường sử dụng: (dB) \(\rightarrow L = 10 \log \frac{I}{I_0}\)
\(I_{min} = 10^{-12}\ W/m^2 \rightarrow L = 10 \log \frac{I}{I_0} = 0\)
\(I_{max} = 10\ W/m^2 \rightarrow L = 10 \log \frac{10}{10^{-12}} = 130\ (dB)\)

Đồ thị dao động âm: gắn liền với biên độ và tần số âm.

5. Đặc trung sinh lý của âm

• Độ cao của âm: là đặc trưng sinh lý của âm, gắn liền với tần số âm. Âm có tần số lớn gọi là âm cao hoặc bổng, âm có tần số thấp gọi là âm thấp hoặc trầm.
• Độ to của âm: phụ thuộc vào cường độ âm, tần số âm nhưng độ to của âm gắn liền với mức cường độ âm.
• Âm sắc: giúp tại người phân biệt được những âm có cùng độ cao (f) nhưng phát ra từ các nguồn nhạc âm khác nhau. Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm.

6. Nguồn nhạc âm
Dây đàn có hai đầu âm cố định:
\(\ell = k\frac{\lambda }{2} \Rightarrow k = \frac{v}{2f} \Rightarrow f = k\frac{v}{2 \ell }\)
\(\cdot \ k = 1 \Rightarrow f_1 = \frac{v}{2\ell}\): âm cơ bản
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} k = 2 \Rightarrow f_2 = 2f_1\\ k = 3 \Rightarrow f_3 = 3f_1 \end{matrix}\right. \Rightarrow\)
Các họa âm

Ống sáo (một đầu cố định, một đầu tự do)
\(\ell = (2k + 1) \frac{\lambda }{4} = (2k + 1) \frac{v}{4f} \Rightarrow f = (2k + 1) \frac{v}{4 \ell}\)
\(\cdot \ k = 0 \Rightarrow f_0 = \frac{v}{4\ell }\): âm cơ bản
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} k = 1 \Rightarrow f_3 = 3f_0\\ k = 2 \Rightarrow f_5 = 5f_0 \end{matrix}\right. \Rightarrow\)

7. Các dạng bài tập sóng âm

• Dạng 1: Cường độ âm tại một điểm
• Dạng 2: Mức cường độ của sóng âm