Звукови вълни (звук)

Еластични (механични) вълни, които могат да се възприемат от човешките сетивни органи ушите, се наричат звукови вълни или просто звук. Очевидно е, че звукът може да се разглежда в два аспекта: чисто физичен и психофизиологичен свързан със самото усещане и възприемане на звука. Ние, естествено, ще се съсредоточим преди всичко върху физичния аспект.

Човешкото ухо възприема еластични вълни с честоти в интервала от 20 Hz до 20 000 Hz (наречен диапазон на чуване), като най-голяма чувствителност има към честоти в интервала от 1000 Hz до 5000 Hz. Отделни хора могат да чуват в по-тесни граници, други в по-широки, за някои може да бъде отместена само долната граница, за други само горната и т.н. Еластични вълни с честоти по-малки от 20 Hz се наричат инфразвукови вълни или просто инфразвук. Еластични вълни с честоти по-големи от 20 кHz се наричат ултразвукови вълни или просто ултразвук.

Чувствителността на човешкото ухо е различна за различните честоти. За всяка честота на трептене съществува най-малка стойност на интензитета на вълната (долен праг на чуване), под която не се възприема звук, както и най-голяма стойност на интензитета на вълната (горен праг на чуване), при която вече не се възприема звук, а само има усещане за болка.

Между физичните и психо-физиологичните характеристики на звука има сложно съответствие. Така например,

Силата на възприемане на звука съгласно физиологичния закон на Вебер-Фехнер

(1)

(Напомняне: lg a = log₁₀ a), където I₀ е интензитетът на звука на долния праг на чуване при хармонично трептене с честота 1000 Hz, I₀ = 10 ¹² W/m² (ват на квадратен метър).

(Напомняне: Интензитет енергията, пренасяна от вълната за 1 време през 1 площ.)

Единицата за сила на звука се определя от (1) и се нарича Bel (В). Обикновено се използва децибел (dB), 1 dB = 10 ¹ B . При честота 1000 Hz на долния праг на чуване = 0,

а на горния праг на чуване I = 10 W/m² L = 130 dB.

Всеки реален звук представлява наслагване на хармонични вълни с определен набор от честоти. Наборът от честоти на трептене, присъстващи в даден звук се нарича негов акустичен спектър. Той може да бъде непрекъснат (шум) или дискретен (тонален).