صدا چیست و چگونه تولید میشود؟
صدا چیست و چگونه تولید میشود؟
هر یک از اعضای بدن وظیفه مخصوص به خود را دارند. به نظر شما گوش چه می کند؟ گوش عضو بی سر و صدایی است که خود صدا را می شنود! اما سوال اصلی اینجاست که صدا چیست و چگونه تولید میشود؟
ما به سادگی صدا ها را می شنویم و از کنارش رد می شویم، اما جالب است بدانید اهمیت صدا در زندگی انسان بسیار است. آشنایی با مطالب مختلف باعث می شود دانش فرد بیشتر شود و بهتر اتفاقاتی که در محیط اطراف رخ می دهد را درک کند. در صورتی که شما هم سیستم صوتی خانگی یا سیستم صوتی خودرو دارید و کنجکاو هستید که بدانید چگونه صدا در آن ها تولید می شود، در این مقاله همراه ما باشید.
صدا چیست؟
همه ما با صدا آشنایی داریم. چرا که یکی از حواس پنج گانه ما به شمار می رود. همان طور که می دانید بخش عمده ای از فعالیت های روزانه ما با کمک گوش و صدا انجام می شود. به گونه ای که حتی می توان گفت تصور کره زمین بدون گوش و صدا غیر ممکن است.
صدا در انواع مختلفی وجود دارد. همچنین ویژگی ها و خصوصیات متفاوتی را شامل می شود. جالب است بدانید سرعت صدا را هم می توان با واحد های خاصی اندازه گیری کرد. همچنین هر صدا فاکتور های ویژه ای دارد که با آن شناسایی می شود. اما مهم ترین و آخرین موضوع راجع به صدا این است که از طریق یک منبع تولید شده و به گوش ما می رسد.
خصوصیات صدا
صدا ویژگی های متعددی دارد. در ادامه با این ویژگی ها آشنا می شوید.
انواع صدا
صدا به انواع مختلفی تقسیم می شود. قابل شنیدن، غیر قابل شنیدن، دلنشین، آزار دهنده و… مثلا صدای پیانو دلنشین و قابل شنیدن است. در حالی که صدای ساخت و ساز ساختمان ها، قابل شنیدن و آزار دهنده است. صدای برخی حیوانات برای انسان قابل شنیدن نیست. در واقع انسان تنها می تواند صدا هایی با فرکانس 20 هرتز الی 20 هزار هرتز را بشنود.
سرعت صدا
به فاصله‌ی طی شده یک موج صوتی بر واحد زمان، سرعت صوت می گویند. سرعت صدا به محیطی که در آن موج های صوتی منتقل می شود و البته دمای آن محیط وابسته است. برای مثال صدا در هوا، تند تر از آب منتقل می شود.
فشار یا شدت صدا
برای اندازه‌گیری نسبت تغییرات دامنه‌ی یک موج صدایی، از فشار یا شدت صدا استفاده می شود. یکای اندازه گیری فشار یا شدت صدا، دسیبل است. دسیبل واحد اندازه گیری بر اساس لگاریتمی است. توجه داشته باشید که اضافه کردن 6 دسیبل فشار صدا را دو برابر می کند و کم کردن 6 دسیبل فشار هوا را نصف می کند.
موج صوتی چیست؟
قبل از اینکه بدانید صدا چیست و چگونه تولید میشود؟ باید بدانید که موج صدا مهم ترین فاکتور در تولید صدا است. موج صوتی چیست؟ هر چیزی مثل ضربه، فشار و … مولکول های هوا، آب یا هر چیز دیگر را به حرکت در می آورد. مولکول های هوا عقب و جلو می روند و این حرکت را به سایر مولکول های مجاور منتقل می کنند و یک واکنش زنجیره ای را به راه می اندازند.
انرژیی که از یک ذره به ذره ی دیگر منتقل می شود، موج صوتی را ایجاد می کند. پس مولکول های هوا به طور مستقیم پرده گوش شما را نمی لرزانند، چرا که مولکول های هوا جا به جایی چندانی ندارند. در واقع موج های صوتی هستند که پرده گوش را می لرزانند.
صدا چگونه تولید میشود؟
یکی از مهم ترین سوالات کاربران این است که صدا چیست و چگونه تولید میشود؟ در ادامه به طور کلی این موضوع را بررسی می کنیم.
صدا را می توان نتیجه ارتعاش اجسام دانست. در واقع ارتعاش باعث ایجاد انرژی که همان صدا است، می شود. این ارتعاش می تواند حاصل از آب، هوا یا هر جسم دیگری باشد. موج های صدا همیشه باید از طریق یک واسطه مانند هوا، آب یا هر جسم دیگری عبور کنند. در فضایی مانند خلا که هوایی نیست و هیچ واسطه ای برای عبور دادن موج های صدا وجود ندارد، هر چقدر یک زنگوله را تکان دهیم، صدایی از آن به گوش نمی‌رسد.
در بیشتر مواقع صدایی که ما می شنویم، حاصل ارتعاش مولکول های هوا است. یعنی واسطه مورد نظر ما هوا است. البته صدا از ارتعاشات مولکول های ماده به یکدیگر تولید میشود. در منابع و سایت های مختلف به جای عبارت ماده، از هوا استفاده شده است. زیرا در حالت استاندارد، اصواتی که در طول روز می شنویم در اثر برخورد مولکول های هوا به یکدیگر تولید می شوند و این موج های صوتی به گوش می رسند.
اگر دقیق تر و علمی تر بخواهیم بگوییم، با تغییر فشار هوای مثبت و منفی، امواج، صدا را تولید می کنند. انرژی که در این حالت برای تولید صدا صرف می شود، انرژی آکوستیکی نام دارد.
در واقع بدین گونه است که ارتعاش اولیه، مولکول های هوای مجاور را تکان می دهد و آن ها نیز به نوبه‌ی خود، دیگر مولکول های هوای مجاور را تکان می دهند. این موضوع باعث ایجاد یک زنجیره میشود. موج های حاصل از این ارتعاش به گوش شنونده می رسد و شنونده می تواند صدا را بشنود. متوجه باشید که تولید موج تا زمانی که فشار هوا به تعادل برسد ادامه می یابد.
برای مثال زمانی که زنگوله ای تکان می خورد، فلز آن مرتعش می شود. منظور از مرتعش شدن این است که با سرعتی معین، بالا و پایین یا عقب و جلو می‌رود. صدا به صورت امواج در هوا حرکت می کند.
لاله ی گوش صدا را جمع کرده و به مجرای گوش می برد. صدا پس از وارد شدن به گوش، با پرده‌ی گوش برخورد می کند. پرده گوش می لرزد و استخوان های کوچک و دریچه بیضی را هم می لرزاند. در نتیجه گیرنده ها تحریک شده و پیام عصبی ایجاد می شود. مغز پیام عصبی را دریافت کرده و گوش صدا را می شنود.
خصوصیات امواج صوتی
حال که دانستید موج های صوتی مهم ترین فاکتور در تولید صدا هستند و همچنین متوجه شدید صدا چیست و چگونه تولید میشود؟، خوب است در مورد خصوصیات آن نیز اطلاع داشته باشید. در ادامه هر کدام از خصوصیات امواج صوتی را به تفصیل بیان می کنیم.
فاز های امواج صوتی
از مهم ترین ویژگی های امواج صوتی، فاز های آن است. تا به اینجا با روند کلی تولید امواج و صدا آشنا شدید. موج های صوتی دارای فازهای مختلفی هستند که بر اساس درجه، اندازه گیری می شوند. برای بیان فاز های موج صوتی لازم است به مثال زیر توجه و دقت داشته باشید.
فرض کنید سنگ ریزه ای درون برکه انداخته می شود. آب ابتدا به سمت پایین و سپس به سمت بالا حرکت می کند. پایین و بالا رفتن آب در نقطه ی برخورد سنگ ریزه، دایره های هم مرکزی را ایجاد می کند که به مرور از نقطه ی مرکزی دور می شوند.
بالا و پایین رفتن آب، امواج صوتی را ایجاد می کند که به مرور زمان از شدت این موج ها کاسته می شود و در نهایت ارتعاش شان با تمام شدن انرژی، به پایان می رسد. به این نکته توجه داشته باشید که مهم نیست که موج های صوتی در واسطه آب ایجاد شوند یا هوا، در هر صورت همین اتفاق رخ می دهد.
برای مثال طبلی را در نظر بگیرید که ضربه ای به آن زده می شود. سطح طبل ابتدا پایین رفته و سپس به سمت بالا می رود. زمانی که سطح طبل بالا می آید، مولکول های هوا را به یکدیگر می فشارد و موج های صوتی را ایجاد می کند.
پس از اینکه آگاه شدید صدا چیست و چگونه تولید میشود؟ خوب است بدانید موج های صوتی از دو فاز پایه تشکیل شده اند: فشرده شدن و رقیق شدن.
در مثال طبل، زمانی که سطح طبل به سمت پایین می رود، ذرات هوای پیرامون سطح طبل که حالا یک فضای خالی را زیر خود یافته اند، به سرعت به آنجا می شتابند تا بدین ترتیب یک فضای فشار منفی به دلیل پخش شدن ذرات هوا ایجاد شود. این اتفاق “رقیق شدن” نام دارد. در واقع رقیق شدگی زمانی اتفاق می افتد که فشار نسبی هوا کاهش پیدا کند.
اما زمانی که سطح طبل به سمت بالا بر می گردد، مولکول های هوا فشرده می شوند. این اتفاق “فشرده شدن” نام دارد. زمانی که فشار نسبی هوا افزایش پیدا کند، فشردگی یا فشرده شدن اتفاق می افتد.
انواع امواج صوتی
از دیگر خصوصیات موج های صوتی می توان به این مورد اشاره کرد که در انواع مختلفی وجود دارند که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم.
- امواج صوتی طولی: در امواج صوتی طولی، حرکت ذرات محیط با جهت انتشار موج، موازی است. اصواتی که در طول روز می شنویم و از طریق هوا انتقال می یابند، از این نوع هستند.
- امواج صوتی عرضی: در امواج صوتی عرضی، حرکت ذرات محیط عمود بر راستای انتشار موج است. صدای موج های دریا نمونه ای از یک موج عرضی است.
- امواج صوتی مکانیکی: همان طور که متوجه شدید ذرات هوا جا به جا می شوند و واکنش زنجیره ای را ایجاد می کنند. اگر یک ذره موقعیت تعادل خود را از دست بدهد و جابه جا شود، مولکول های مجاور را فشار داده یا می کشد و باعث می شود که آن ها از حالت تعادل خود خارج شوند. این فشار و کشش، امواج صوتی مکانیکی نامیده می شوند.
- امواج صوتی فشار: متوجه شدید که موج های صوتی، دو فاز فشرده شدن و رقیق شدن دارند. همان طور که موج ها فشرده یا رقیق می شوند، مناطق آن ها هم بین الگو های فشار کم و فشار بالا در نوسان است. به این الگو ها امواج صوتی فشار می گویند.
فرکانس یا بسامد امواج صوتی
پس از اینکه متوجه شدید صدا چیست و چگونه تولید میشود؟ باید بدانید نقش فرکانس در تولید صدا چیست.
موج های صوتی به صورت حرکات دایره ای و بسیار سریع می چرخند؛ به طوری که در هر ثانیه سیکل های متعدد فشار مثبت و منفی را تمام می کنند. به یک دور 360 درجه، سیکل می گویند. به عبارتی بسامد یا فرکانس، تعداد نوسانات یک موج بر واحد زمان است که در موسیقی کاربرد بسیاری دارد.
فرکانس تعیین می کند که یک موج صوتی چه تعداد سیکل در ثانیه داشته است. واحد اندازه گیری فرکانس، هرتز است که به طور مخفف به صورت Hz نشان داده می شود. در واقع هرتز واحد اندازه گیریی است که سیکل بر ثانیه را نشان می دهد. جالب است بدانید ما انسان ها قادر به شنیدن موج های صوتی 20 الی 20 هزار هرتز در ثانیه هستیم! بر این اساس، امواج، به دو دسته امواج اینفراسونیک و امواج اولتراسونیک تقسیم می شوند.
- امواج اینفراسونیک: این موج ها فرکانسی زیر 20 هرتز دارند. با اینکه برای گوش انسان غیر قابل شنیدن هستند، حیواناتی مانند نهنگ ها، اسب های آبی، کرگدن ها، فیل ها و تمساح ها به راحتی با این موج ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. دانشمندان از این دسته امواج برای پیش بینی فوران آتش فشان یا زلزله، بررسی فعالیت قلب یا تهیه‌ی نقشه‌ی شکل گیری نفت زیر زمین استفاده می کنند.
- امواج اولتراسونیک: این موج ها فرکانسی بالای 20 هرتز دارند و برای گوش انسان غیر قابل شنیدن هستند. با این حال از این موج ها در پزشکی و بررسی اندام های داخلی استفاده می شود. خفاش ها برای یافتن موانع و جای طعمه، از امواج اولتراسونیک استفاده می‌کنند.
حتما در مورد زیر و بم بودن صدا شنیده اید. مقیاس اندازه گیری زیر و بم بودن صدا، فرکانس است. به گونه ای که هرچه فرکانس بالا تر باشد، صدا زیر تر می شود. در واقع با دو برابر کردن فرکانس صدا، صدا یک اکتاو زیر تر می شود. اگر فرکانس صدا نصف گردد، صدا یک اکتاو بم تر می شود.
دوره تناوب امواج صوتی
به مدت زمانی که یک موج، سیکل 30 درجه ای خود را کامل می کند، دوره تناوب می گویند. واحد اندازه گیری دوره ی تناوب، زمان است که معمولا با ثانیه یا میلی ثانیه بیان می شود. فرکانس های بالا تر، دارای دوره تناوب کمتر هستند، در حالی که فرکانس های پایین تر دارای دوره تناوب بیشتر هستند.
طول امواج صوتی
به مسافتی که یک موج با کامل کردن سیکل خود می پیماید، طول موج می گویند. در واقع به فاصله‌ی بین دو فرو رفتگی و یا قله موج در یک چرخه‌ی نوسانی، طول موج گفته می شود. فرکانس های بالا تر، دارای طول موج کوتاه هستند، در حالی که فرکانس های پایین تر دارای طول موج های بلند تر هستند.
دامنه امواج صوتی
به میزان تغییرات فشار، محدوده و شدت نیروی ایجاد شده توسط یک موج صوتی، دامنه صوت می گویند. موج هایی که دامنه بالا دارند، میزان فشردگی و رقیق شدگی آن ها هم بالا است. در حالی که موج هایی که میزان فشردگی و رقیق شدگی آن ها پایین است، دامنه پایینی دارند. توجه داشته باشید که هرچه دامنه بیشتر باشد، صدا بلند تر است و هرچه دامنه کمتر باشد، صدا نیز کمتر خواهد بود.
منبع صدا
تا به اینجا با اینکه صدا چیست و چگونه تولید میشود، آشنا شدید. اما سوال اینجاست که چه چیزی می تواند عامل به وجود آورنده صدا یا منبع صدا باشد؟ هر چیزی که صدا تولید کند! حنجره، اسپیکر، سیستم صوتی خودرو، سیستم صوتی خانگی، صدای برخورد درب به هنگام بسته شدن و غیره. بسیاری از منابع صدا به صورت مصنوعی با تکنولوژی روز دنیا دست بشر ساخته شده اند. ابزاری مانند انواع بلند گو ها، ساز های موسیقی و غیره. انواع صدا ها به روش های گوناگون به گوش ما می‌رسند؛ مثلا برای گوش کردن موسیقی در خودرو، استفاده از دستگاهی مانند کامپوننت لازم است.
سخن پایانی
واقیعت این است که با پیشرفت تکنولوژی، همواره تجهیزات جدیدی تولید می شوند و در اختیار مردم قرار می گیرند. برای مثال کامپوننت تکنولوژی جدیدی است که در حال حاضر به جای بلند گو در سیستم صوتی خودرو استفاده می شود.
در صورتی که در مورد اصول و نحوه کار دستگاه ها به خوبی آشنا باشید، هنگام خرید می توانید به هوشمندانه ترین شکل ممکن، واکنش نشان دهید. اطلاع از اینکه صدا چیست و چگونه تولید میشود می تواند در خرید بهترین و با کیفیت ترین دستگاه صوتی به شما کمک کند.
