ශබ්ද තරංග පිළිබඳ භෞතික විද්යා පත්රිකාව
පෙන්ඩහුලුවන්
ශබ්ද තරංග යනු එදිනෙදා ජීවිතයට සමීපව සම්බන්ධ භෞතික සංසිද්ධියකි. ශබ්දය මිනිසුන්ට සංවාදය හරහා සන්නිවේදනය කිරීමට, සංගීතය රස විඳීමට සහ සෞඛ්ය සේවා අංශයේ දුරකථන, සෝනාර් සහ අතිධ්වනික උපාංග වැනි තාක්ෂණයන් භාවිතා කිරීමට හැකියාව ලබා දෙයි. භෞතිකව, ශබ්දය යනු රික්තයක් තුළ ප්රචාරණය කළ හැකි ආලෝකය වැනි විද්යුත් චුම්භක තරංග මෙන් නොව, ප්රචාරණය කිරීමට මාධ්යයක් අවශ්ය වන යාන්ත්රික තරංගයකි. ශබ්ද තරංග තේරුම් ගැනීමට ශබ්දය සෑදෙන ආකාරය, එය ප්රචාරණය කරන ආකාරය, එහි වේගයට බලපාන සාධක සහ ශබ්දයක තාරතාව සහ ශක්තිය තීරණය කරන ලක්ෂණ ඇතුළත් වේ. මෙම පත්රිකාව ශබ්ද තරංග පිළිබඳ මූලික සංකල්ප, වැදගත් සමීකරණ සහ ඒවායේ යෙදුම් කිහිපයක් සාකච්ඡා කරයි.
ශබ්ද තරංග පිළිබඳ මූලික සංකල්පය
ශබ්ද තරංග යනු කල්පවත්නා යාන්ත්රික තරංග වේ. ඒවාට මාධ්යයක් (වාතය, ජලය හෝ ඝන ද්රව්යයක්) අවශ්ය වන බැවින් ඒවා යාන්ත්රික ලෙසද, මාධ්යයේ අංශුවල කම්පන දිශාව තරංග ප්රචාරණ දිශාවට සමාන්තර වන බැවින් ඒවා කල්පවත්නා ලෙසද හැඳින්වේ. ශබ්ද ප්රභවයක් කම්පනය වන විට - උදාහරණයක් ලෙස, සුසර කිරීමේ දෙබලක් හෝ ස්පීකර් පටලයක් - කම්පන අවට මාධ්යයේ සම්පීඩනය සහ දුර්ලභත්වය ඇති කරයි. මෙම සම්පීඩන හා දුර්ලභතා රටාව ශබ්ද තරංගයක් ලෙස ප්රචාරණය වේ.
ශබ්දයට සංඛ්යාතය, ආවර්තය, තරංග ආයාමය සහ වේගය ඇතුළු වැදගත් ප්රමාණ කිහිපයක් ඇත. සංඛ්යාතය (f) යනු හර්ට්ස් (Hz) වලින් තත්පරයට කම්පන ගණන දක්වයි. ආවර්තය (T) යනු එක් කම්පනයක් සඳහා කාලයයි, එබැවින් පහත සම්බන්ධතාවය අදාළ වේ:
f = 1/T .
තරංග ආයාමය (λ) යනු අඛණ්ඩ සම්පීඩන දෙකක් හෝ අඛණ්ඩ ප්රසාරණ දෙකක් අතර දුර වන අතර, තරංග වේගය (v) සාමාන්ය තරංග සමීකරණය තෘප්තිමත් කරයි:
v = λ f .
මෙම සමීකරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ යම් මාධ්යයක් සඳහා, ප්රචාරණ වේගය නියත ලෙස සැලකිය හැකි බවයි (යම් යම් තත්වයන් යටතේ), එබැවින් තරංග ආයාමය සංඛ්යාතයට ප්රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.
ශබ්දයේ වේගය සහ එයට බලපාන සාධක
ශබ්දයේ වේගය මාධ්යයේ ගුණාංග මත බෙහෙවින් රඳා පවතී. සාමාන්යයෙන්, ශබ්දය ඝන ද්රව්යවල වේගයෙන්ම ගමන් කරන අතර, පසුව ද්රව තුළ ගමන් කරන අතර, වායුවල වඩාත්ම මන්දගාමී වේ. මෙය මාධ්යයේ ඝනත්වය හා ප්රත්යාස්ථතාවයට සම්බන්ධ වේ. ඝන ද්රව්යවලට ඉහළ ප්රත්යාස්ථතාවයක් ඇති බැවින් කම්පන වඩාත් ඉක්මනින් සම්ප්රේෂණය කිරීමට ඉඩ සලසයි.
0°C උෂ්ණත්වයකදී වාතයේ දී ශබ්දයේ වේගය 331 m/s පමණ වේ. වාතයේ ශබ්දයේ වේගය උෂ්ණත්වය වැඩි වීමත් සමඟ වැඩි වන අතර එය බොහෝ විට සූත්රය මගින් ආසන්න වශයෙන් ගණනය කෙරේ:
v ≈ 331 + 0,6T
°C හි T සමඟ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ 20°C දී ශබ්දයේ වේගය ආසන්න වශයෙන් 331 + 0,6(20) = 343 m/s බවයි. ආර්ද්රතාවය වැනි අනෙකුත් සාධක වාතයේ ඝනත්වය වෙනස් කරන බැවින් වේගයට ද බලපායි. වියළි වාතයට සාපේක්ෂව වැඩි තෙතමනය සහිත වාතය ශබ්දයේ වේගය තරමක් වැඩි කිරීමට නැඹුරු වේ.
ශබ්ද තීව්රතාවය සහ තීව්රතා මට්ටම්
ශබ්ද තීව්රතාවය (I) යනු තත්පරයකට දී ඇති ප්රදේශයකට විනිවිද යන ශබ්ද තරංගයක බලය වන අතර එය වර්ග මීටරයකට වොට් වලින් මනිනු ලැබේ (W/m²). ශබ්දයේ ඝෝෂාව තීව්රතාවය තීරණය කරයි. ශබ්ද ප්රභවයකින් දුර වැඩි වන විට, ශක්තිය විශාල ප්රදේශයක් පුරා පැතිරෙන බැවින් තීව්රතාවය සාමාන්යයෙන් අඩු වේ. ඒකාකාරව විමෝචනය වන ලක්ෂ්ය ප්රභවයක් සඳහා, තීව්රතාවය දුරෙහි වර්ගයට ප්රතිලෝමව සමානුපාතික වේ:
මම ∝ 1/r² .
ප්රායෝගිකව, මිනිස් කන ශබ්දයට ලඝුගණකව ප්රතිචාර දක්වන බැවින්, ශබ්ද තීව්රතා මට්ටම (β) බොහෝ විට ඩෙසිබල් (dB) වලින් භාවිතා වේ. සූත්රය:
β = 10 ලොගය(I/I₀)
මිනිස් ශ්රවණ තීව්රතාවයේ එළිපත්ත තීව්රතාවය ලෙස I₀ = 10⁻¹² W/m² සමඟ. 0 dB පමණ β සහිත ශබ්ද ශ්රවණ සීමාව වන අතර, 120 dB ට වැඩි ශබ්ද වේදනාව හෝ ශ්රවණ හානි ඇති කළ හැකිය. මෙම පරිමාණය පාරිසරික ශබ්ද මට්ටම් මැනීමට උපකාරී වේ, උදාහරණයක් ලෙස මහාමාර්ගවල හෝ කර්මාන්තශාලාවල.
සංඛ්යාතය, තාරතාව සහ ටිම්බ්රේ
ශබ්ද තරංගවල සංඛ්යාතය තාරතාව පිළිබඳ සංජානනයට සම්බන්ධ වේ. ඉහළ තාරතා ශබ්දවලට ඉහළ සංඛ්යාත ඇති අතර අඩු තාරතා ශබ්දවලට අඩු සංඛ්යාත ඇත. මිනිස් ශ්රවණ පරාසය සාමාන්යයෙන් 20 Hz සිට 20.000 Hz දක්වා වේ. 20 Hz ට අඩු ශබ්ද අධෝධ්වනික ලෙස හඳුන්වන අතර 20 kHz ට වැඩි ඒවා අතිධ්වනික ලෙස හැඳින්වේ.
තාරතාවයට අමතරව, එකම මූලික සංඛ්යාතයක් ඇති සංගීත භාණ්ඩ පවා වෙනස් කරන ශබ්දයේ ගුණාත්මක භාවය හෝ ටිම්බර් ද ඇත. සංකීර්ණ තරංග ආකාරවලින් පැන නගින මූලික සංඛ්යාතයේ ගුණාකාර වන හාර්මොනික් සංයුතිය මගින් ටිම්බර් බලපෑමට ලක් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, පියානෝවක් සහ ගිටාරයක් "A" (440 Hz) ස්වරය වාදනය කරන අතර එය විවිධ හාර්මොනික්ස් නිසා තවමත් වෙනස් ලෙස ශබ්ද කරයි.
ශබ්ද තරංගවල සංසිද්ධි
ශබ්ද තරංගවල සමහර වැදගත් සංසිද්ධි අතර පරාවර්තනය, වර්තනය, විවර්තනය, මැදිහත්වීම සහ අනුනාදය ඇතුළත් වේ.
1. ශබ්ද පරාවර්තනය (දෝංකාරය සහ ප්රතිරාවය)
ශබ්ද පරාවර්තනය සිදුවන්නේ ශබ්ද තරංග දෘඩ පෘෂ්ඨයකට පහර දෙන විටය. මුල් ශබ්දයෙන් පසුව පරාවර්තනය වූ ශබ්දය පැහැදිලිව ඇසෙන්නේ නම්, එය දෝංකාරයක් ලෙස හැඳින්වේ. පරාවර්තනයන් අතිච්ඡාදනය වී ශබ්දය දිගු කරයි නම්, එය ප්රතිවර්තනය ලෙස හැඳින්වේ.
2. ශබ්දයේ වර්තනය
උෂ්ණත්වයේ හෝ ඝනත්වයේ වෙනසක් ඇති මාධ්යයක් හරහා ශබ්දය ගමන් කරන විට එහි වේගය වෙනස් වන විට වර්තනය සිදු වේ. නිදසුනක් වශයෙන්, රාත්රියේදී, බිම අසල වාතය සිසිල් වන අතර, යම් යම් තත්වයන් යටතේ ශබ්දයට වැඩි දුරක් ගමන් කිරීමට ඉඩ සලසයි.
3. විවර්තනය
විවර්තනය යනු තරංග හිඩැස් හරහා හෝ බාධකවල දාර හරහා ගමන් කරන විට නැමීමයි. එහි තරංග ආයාමය සාපේක්ෂව දිගු බැවින් ශබ්දය පහසුවෙන් විවර්තනය වේ. එහි ප්රභවය බිත්තියක් හෝ දොරක් පිටුපස වුවද ශබ්දය තවමත් ඇසෙන්නේ එබැවිනි.
4. ඇඟිලි ගැසීම්
මැදිහත්වීම යනු තරංග දෙකක සංයෝජනයක් වන අතර එමඟින් විස්තාරණය (නිර්මාණාත්මක) හෝ දුර්වල වීම (විනාශකාරී) සිදු වේ. ක්රියාකාරී ශබ්ද අවලංගු කිරීමේ තාක්ෂණයේදී, අදියරෙන් බැහැර තරංග නිපදවීමෙන් ශබ්ද මැදිහත්වීම් භාවිතා කළ හැකිය.
5. අනුනාදය
අනුනාදය ඇති වන්නේ පද්ධතියක් එහි ස්වාභාවික සංඛ්යාතයට සමාන හෝ ආසන්න නිශ්චිත සංඛ්යාතයකින් දැඩි ලෙස කම්පනය වන විටය. ශබ්ද අනුනාදයට උදාහරණ ලෙස නළා, ගිටාර් සහ නල අවයව වැනි සංගීත භාණ්ඩ ඇතුළත් වේ, එහිදී වායු තීරුව අනුනාද වන අතර එමඟින් වැඩි ශබ්දයක් ඇති වේ.
ශබ්ද තරංග යෙදුම
තාක්ෂණය හා විද්යාව තුළ ශබ්ද තරංග බහුලව භාවිතා වේ. වෛද්ය විද්යාවේදී, ශල්යකර්මයකින් තොරව භ්රෑණ හෝ අභ්යන්තර අවයව පරීක්ෂා කිරීම සඳහා අල්ට්රා සවුන්ඩ් (අල්ට්රා සවුන්ඩ්) වල අතිධ්වනික තරංග භාවිතා වේ. සංචාලන සහ සමුද්ර විද්යාවේදී, සාගර ගැඹුර මැනීමට හෝ දිය යට වස්තූන් හඳුනා ගැනීමට සෝනාර් ශබ්ද තරංගවල පරාවර්තනය භාවිතා කරයි. කර්මාන්තයේදී, ද්රව්යවල ඉරිතැලීම් හඳුනා ගැනීමට (විනාශකාරී නොවන පරීක්ෂණ) සහ ඉහළ සංඛ්යාත කම්පන භාවිතයෙන් කුඩා වස්තූන් පිරිසිදු කිරීමට අතිධ්වනික භාවිතා කරයි.
සන්නිවේදනයේදී, මයික්රෆෝන ශබ්ද තරංග විද්යුත් සංඥා බවට පරිවර්තනය කරන අතර, කථිකයන් විද්යුත් සංඥා නැවත ශබ්ද තරංග බවට පරිවර්තනය කරයි. ධ්වනි විද්යාව ගොඩනැගීමේදී, හොඳ ශබ්ද ගුණාත්මක භාවයක් ලබා ගැනීමට සහ අධික ප්රතිවර්තනය අවම කිරීමට ප්රසංග ශාලා සැලසුම් කිරීම සඳහා ශබ්ද පරාවර්තනය සහ අවශෝෂණය පිළිබඳ දැනුම භාවිතා කරයි.
නිගමනය
ශබ්ද තරංග යනු ප්රචාරණය වීමට මාධ්යයක් අවශ්ය වන කල්පවත්නා යාන්ත්රික තරංග වේ. ශබ්දයේ ලක්ෂණ සංඛ්යාතය, තරංග ආයාමය, ප්රවේගය සහ තීව්රතාවය වැනි භෞතික ප්රමාණ හරහා පැහැදිලි කළ හැකිය. ශබ්දයේ ප්රවේගය මාධ්යයේ වර්ගය සහ උෂ්ණත්වය මගින් බලපාන අතර, ඝෝෂාකාරී බව පිළිබඳ සංජානනය තීව්රතාවයට සහ ඩෙසිබල්වල තීව්රතා මට්ටමට සම්බන්ධ වේ. පරාවර්තනය, මැදිහත්වීම, විවර්තනය සහ අනුනාදය වැනි සංසිද්ධි ශබ්ද තරංග අධ්යයනය පොහොසත් කරන අතර තාක්ෂණය, වෛද්ය විද්යාව, කර්මාන්තය සහ සන්නිවේදනයේ විවිධ යෙදුම් සඳහා සහාය වේ. ශබ්ද තරංග පිළිබඳ සංකල්පය තේරුම් ගැනීමෙන්, අප වටා ඇති විවිධ ධ්වනි සංසිද්ධි පැහැදිලි කර ශබ්දය වඩාත් ඵලදායීව සහ ආරක්ෂිතව භාවිතා කළ හැකිය.
-
ඔබ කැමති නම්, මට සම්පූර්ණ පත්රිකා ව්යුහයක් (වියුක්ත, ගැටළු සූත්රගත කිරීම, අරමුණු, න්යායාත්මක සමාලෝචනය, සාකච්ඡාව, නිගමනය සහ ග්රන්ථ නාමාවලිය) එකතු කර උසස් පාසල් හෝ විද්යාල මට්ටමට අනුවර්තනය කළ හැකිය.
