Діапазон звукових частот. Взаємозв’язок частоти звукової хвилі, її довжини і швидкості

Гиперзвук

Довжина хвилі обчислюється шляхом ділення швидкості на частоту, тому зі збільшенням частоти довжина хвилі зменшується. Можна створити коливання настільки високої частоти, що довжина хвилі буде одного порядку з довжиною вільного пробігу молекул газу, наприклад, повітря. Це і є гиперзвук. Він погано поширюється, тому що повітря перестає вважатися суцільний середовищем, оскільки довжина хвилі мізерно мала. В нормальних умовах (при атмосферному тиску) довжина вільного пробігу молекул дорівнює 10-7 м. Який діапазон частот хвиль? Звуковими вони не є, тому що ми їх не чуємо. Якщо розрахувати частоту гиперзвука, то виявиться, що вона становить 3×109 Гц і вище. Вимірюють гиперзвук в гігагерцах (1 ГГц = 1 мільярд Гц).

Як частота звуку впливає на його висоту

Діапазон звукових частот впливає на діапазон висоти. Хоча висота звуку — це суб’єктивне відчуття, але вона визначається об’єктивною характеристикою звуку, частотою. Високі частоти породжують високий звук. Залежить висота звуку від довжини хвилі? Звичайно, швидкість, частота і довжина хвилі взаємопов’язані. Однак звук однієї і тієї ж частоти буде мати різну довжину хвилі в різних середовищах, але він буде сприйматися однаково.

Ми чуємо звук, тому що зміни тиску змушують коливатися нашу барабанну перетинку. Тиск змінюється з однією і тією ж частотою, тому неважливо, що в різній середовищі довжина хвилі різна. З-за однакової частоти ми сприймемо звук як високий чи низький хоч у воді, хоч у повітрі. У воді швидкість звуку становить 1,5 км/ с, що майже в 5 разів більше, ніж у повітрі, отже, набагато більше і довжина хвилі. Але якщо тіло буде вібрувати з незмінною частотою (припустимо, 500 Гц) в обох середовищах, висота звуку буде однаковою.

Існують звуки, що не мають висоти, наприклад, звук «ш-ш-ш». Їх коливання частоти не періодичні, а хаотичні, тому ми сприймаємо їх як шум.