Heli sagedusvahemik. Helilaine sageduse, pikkuse ja kiiruse seos

Sisukord:

Heli sagedusvahemik. Helilaine sageduse, pikkuse ja kiiruse seos
Heli sagedusvahemik. Helilaine sageduse, pikkuse ja kiiruse seos
Anonim

Nüüd on Internetis palju võimalusi kuulmisteravuse kontrollimiseks võrgus. Selleks peate käivitama video heliga, mille sagedus suureneb. Testi tegijad soovitavad katsetada kõrvaklappidega, et kõrvaline müra ei segaks. Video helisagedusvahemik algab nii kõrgetest väärtustest, mida kuulevad vähesed. Edasi väheneb heli sagedus järk-järgult ja video lõpus kostub heli, mida kuuleb isegi kuulmislangusega inimene.

Video ajal näidatakse kasutajale esitatava heli sageduse väärtust. Testimistingimused viitavad sellele, et video tuleb peatada hetkel, mil inimene heli kuuleb. Järgmisena peaksite nägema, millisel hetkel sagedus peatus. Selle väärtus näitab, et kuulmine on normaalne, parem kui enamikul inimestel või peaksite pöörduma arsti poole. Mõned testid näitavad, mis vanus on piirsagedus, mida inimene kuuleb.

Interneti-kuulmise test
Interneti-kuulmise test

Mis on heli ja helilaine

Heli on subjektiivne tunne, kuid me kuuleme seda, sest meie kõrvas on midagi tõelist. See on helilaine. Füüsikuid huvitab, kuidas meie kogetavad aistingud on seotud helilaine omadustega.

Väga vali heli
Väga vali heli

Helilained on väikese amplituudiga pikisuunalised mehaanilised lained, mille sagedusvahemik on 20 Hz-20 kHz. Väike amplituud on siis, kui surve-haruldamisest tingitud rõhumuutus on palju väiksem kui rõhk selles keskkonnas. Õhus, kokkusurumise-haruldamise piirkondades, on rõhu muutus palju väiksem kui atmosfäärirõhk. Kui amplituud on atmosfäärirõhust samas suurusjärgus või suurem, siis pole need enam helilained, vaid lööklained, mis levivad ülehelikiirusel.

Helipublik

Oleme juba aru saanud, mis on helisageduste vahemik, kuid mis jääb selle piiridest kaugemale? Kui sagedus on alla 20 Hz, nimetatakse selliseid laineid infraheliks. Kui üle 20 kHz - need on ultrahelilained. Nii infra- kui ka ultraheli ei põhjusta kuulmisaistingut. Piirid on üsna hägused: beebid kuulevad 22-23 kHz, vanemad inimesed tajuvad 21 kHz, keegi kuuleb 16 Hz. See tähendab, et mida noorem inimene, seda kõrgemat sagedust ta kuuleb.

Koerad kuulevad kõrgemaid sagedusi. Seda nende võimet kasutavad treenerid, nad annavad käsklusi ultrahelissevile, mida inimesed ei kuule. Joonisel on kujutatud erinevate loomade tajumiseks saadaolevad sagedusvahemikud.

Erinevate loomade tajutavate sageduste vahemik
Erinevate loomade tajutavate sageduste vahemik

Kõlab nagu politseirelvad

Toome näite juhtumist, mis näitab, et inimese kuuldavate helisageduste ulatus on ligikaudne ja sõltub individuaalsetest omadustest.

Washingtonis leidis politsei viisi noorte vägivallatuks laiali ajamiseks. Poisid ja tüdrukud kogunesid pidev alt ühe metroojaama lähedale ja rääkisid. Võimud tundsid, et nende sihitu ajaviide segab teisi, sest sissepääsu juurde koguneb liiga palju inimesi. Politsei paigaldas Mosquito seadme, mis andis heli sagedusega 17,5 kHz. See seade on loodud putukate tõrjumiseks, kuid tootjad kinnitasid, et sellise sagedusega helilaineid tajuvad ainult 13-aastased ja mitte vanemad kui 25-aastased teismelised.

ultraheli repeller
ultraheli repeller

Tänu seadmele õnnestus noortest lahti saada, kuid 28-aastane mees kuulis heli ja kaebas linnavalitsusele. Kohalikud võimud pidid seadme kasutamise lõpetama.

Lainepikkuse vahemik

Heli sageduslainetel erinevates keskkondades on erinevad omadused. Laine pikkus ja levimiskiirus erinevad. Õhus (toatemperatuuril) on kiirus 340 m/s.

Võtke arvesse laineid, mille sagedus on meie jaoks kuuldavas vahemikus. Nende minimaalne pikkus on 17 mm, maksimaalne 17 m. Väikseima lainepikkusega heli on ultraheli piiril ja suurima -lähenev infraheli.

Helilaine kiirus

Arvatakse, et valgus levib hetkega, kuid heli levimiseks kulub teatud aeg. Tegelikult on valgusel ka kiirus, see on lihts alt piir, valgusest kiirem, miski ei liigu. Mis puudutab heli, siis selle levimine õhus pakub suurimat huvi, kuigi helilaine kiirus tihedamas keskkonnas on palju suurem. Mõelge äikesetormile: esm alt näeme välku, seejärel kuuleme äikest. Heli hilineb, kuna selle kiirus on mitu korda väiksem kui valguse kiirus. Esimest korda mõõdeti heli kiirust, fikseerides ajavahemiku musketi lasu ja heli vahel. Seejärel võtsid nad tööriista ja uurija vahelise kauguse ning jagasid selle heli "viivituse" ajaga.

Sellel meetodil on kaks puudust. Esiteks on see stopperi viga, eriti heliallika vahetus läheduses. Teiseks on see reaktsiooni kiirus. Selle mõõtmise korral pole tulemused täpsed. Kiiruse arvutamiseks on mugavam võtta konkreetse heli teadaolev sagedus. Seal on sagedusgeneraator, seade, mille helisagedusvahemik on 20 Hz kuni 20 kHz.

Helisageduse generaator
Helisageduse generaator

See lülitatakse sisse soovitud sagedusel, katse ajal mõõdetakse lainepikkust. Korrutades mõlemad väärtused, saate heli kiiruse.

Hüsooniline

Lainepikkus arvutatakse kiiruse jagamisel sagedusega, nii et sageduse kasvades lainepikkus väheneb. Võimalik on tekitada nii kõrge sagedusega võnkumisi, et lainepikkus on pikkusega samas suurusjärgusgaasimolekulide, näiteks õhu, vaba tee. See on hüperheli. See ei levi hästi, kuna õhku ei peeta enam pidevaks keskkonnaks, kuna lainepikkus on tühine. Normaalsetes tingimustes (atmosfäärirõhul) on molekulide keskmine vaba tee 10-7 m. Mis on lainesageduste vahemik? Need ei ole helid, sest me ei kuule neid. Kui arvutada hüperheli sagedus, siis selgub, et see on 3×109 Hz ja rohkem. Hüperheli mõõdetakse gigahertsides (1 GHz=1 miljard Hz).

Kuidas heli sagedus mõjutab selle kõrgust

Heli sagedusvahemik mõjutab helikõrguse vahemikku. Kuigi helikõrgus on subjektiivne tunne, määrab selle heli objektiivne omadus, sagedus. Kõrged sagedused tekitavad kõrge heli. Kas heli kõrgus sõltub lainepikkusest? Muidugi on kiirus, sagedus ja lainepikkus kõik omavahel seotud. Samas on sama sagedusega heli erinevates keskkondades erineva lainepikkusega, kuid seda tajutakse samamoodi.

Me kuuleme heli, sest rõhumuutused põhjustavad meie kuulmekile vibratsiooni. Rõhk muutub sama sagedusega, seega pole vahet, et lainepikkus on erinevates meediumites erinev. Sama sageduse tõttu tajume heli kõrge või madalana isegi vees, isegi õhus. Vees on heli kiirus 1,5 km / s, mis on peaaegu 5 korda suurem kui õhus, seetõttu on lainepikkus palju suurem. Aga kui keha vibreerib mõlemas keskkonnas samal sagedusel (näiteks 500 Hz), on helikõrgus sama.

On helisid, mida polekõrgus, näiteks heli "shhhhh". Nende sageduse kõikumine ei ole perioodiline, vaid kaootiline, seega tajume neid mürana.

Soovitan: