Âm thanh là gì? công suất, bản chất, đặc tính của nó?

Âm thanh là một trong những hiện tượng vật lý quen thuộc nhất nhưng cũng dễ bị hiểu sai nhất. Nhiều người biết rằng âm thanh có thể nghe được, nhưng lại chưa rõ bản chất của nó là gì, cách nó truyền đi trong môi trường ra sao hay những yếu tố nào quyết định độ lớn và cao độ của âm thanh. Cùng tìm hiểu với mình trong bài viết này bạn nhé!

Âm thanh là gì?

Âm thanh là dạng sóng cơ học được tạo ra bởi sự dao động của vật thể và truyền qua môi trường như không khí, chất lỏng hoặc chất rắn để đến tai người nghe. Khi các dao động này đến tai, não bộ sẽ xử lý và tạo ra cảm giác nghe.

Con người nghe được âm thanh có tần số từ: 20Hz – 20kHz (đấy là lý thuyết vậy, còn thực tế như bản thân mình test thì nghe được từ 60Hz – 18kHz là không nghe được nữa. Bạn có thể thử xem mình nghe được thực tế bao nhiêu ở link này nhé: https://www.youtube.com/watch?v=hao26u0X864 ).

• Dưới 20Hz gọi là Hạ âm, chỉ một số loại vật nghe được như: voi, cá voi, tê giác, hưu cao cổ,… và có thể giao tiếp với nhau ở tần số này.
• Trên 20kHz gọi là Siêu âm. Dơi, Chó mèo, Chuột,… là một số loài người ta cho rằng có thể nghe âm thanh Siêu âm.

Bản thân tần số 20Hz – 20kHz con người nghe được, cũng được chia làm 3 loại nhỏ hơn đó là:

• Âm bass: 20Hz – 250hz : tạo ra tiếng “bụp bụp”, “thịch thịch” – cảm giác phấn khích, khi nghe nhạc.
• Âm mid: 250Hz – 6kHz: toàn bộ âm thanh chính “có ý nghĩa” mà con người nghe được bao gồm: giọng hát, tiếng nhạc cụ,.. đều tập trung ở dải tần này. Ai mà thích nghe chất giọng ca sĩ, thì nên tập trung vào dải tần số này.
• Âm treble: 6kHz – 20kHz

Âm thanh được tạo ra như nào?

Âm thanh được tạo ra khi một vật thể rung động. Sự rung động này làm không khí xung quanh dao động theo, tạo thành sóng âm truyền đến tai và giúp con người nghe được âm thanh.

Bất kỳ một vật thể nào rung động cũng tạo ra âm thanh. Ví dụ khi ta gõ vào mặt trống, mặt trống sẽ thụt vào, sau đó đẩy ra – khi này không khí cũng sẽ bị thụt – đẩy tương ứng. Sự thụt – đẩy này được lan truyền qua không khí và truyền đến tai. Tai nhận tín hiệu và truyền đến não – não sẽ chuyển đổi tương ứng nó ra âm thanh.

*) Chú ý: bất kỳ môi trường nào truyền được rung động đều có thể tạo ra âm thanh nhé, chứ không phải mỗi không khí. Ví dụ: sắt, nước,… đều có thể tạo và truyền âm thanh. Khi các nguồn âm dao động, các hạt cấu tạo nên chất đó cũng dao động khiến âm thanh được truyền đi – sắt thép nó cũng có hạt vật chất và nó cũng phải dao động bình thường.

Âm thanh không truyền được trong chân không, vì chân không không có các hạt được liên kết với nhau.

Tốc độ âm thanh

Là tốc độ lan truyền của sóng âm qua môi trường. Vận tốc âm thanh phụ thuộc vào môi trường mà sóng âm đó lan truyền, cụ thể âm thanh truyền qua các chất lỏng luôn lớn hơn các chất khí và nhỏ hơn các chất rắn.

Đơn vị đo tốc độ âm thanh là: m/s (mét / giây).

Một số vận tốc độ âm thanh tham khảo trong các môi trường là:

• Khí Heli 972 m/s
• Nước biển 1.530 m/s
• Nước ngọt 1.480 m/s
• Gỗ 3.300 – 4.000 m/s
• Kính 4.500 – 5.500 m/s
• Thép 5.900 – 6.100 m/s
• Nhôm 6.300 – 6.500 m/s

*) Tốc độ âm thanh truyền trong không khí là: 343 m/s (tương đương 1.235 km/h) – xét trong điều kiện nhiệt độ khoảng 20°C – và nó sẽ thay đổi tùy theo nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí.

Công suất âm thanh là gì?

Công suất âm thanh là lượng năng lượng âm thanh mà một nguồn phát (loa, nhạc cụ, máy móc…) tạo ra và phát ra môi trường trong một đơn vị thời gian. Công suất âm thanh càng lớn thì âm thanh phát ra càng mạnh và có thể truyền đi xa hơn.

Tại sao loa phát ra được âm thanh?

Loa phát ra âm thanh nhờ màng loa rung động. Khi tín hiệu điện từ nguồn phát được đưa vào loa, màng loa sẽ dao động qua lại, làm không khí xung quanh rung theo và tạo ra sóng âm sau đó được không khí truyền đến tai mà ta có thể nghe được.

Đặc tính của âm thanh?

Cao độ

Cao độ là đặc tính giúp chúng ta phân biệt âm thanh cao hay thấp. Cao độ phụ thuộc vào tần số dao động của nguồn âm. Tần số càng lớn, âm thanh càng cao; tần số càng nhỏ, âm thanh càng trầm. Tần số được đo bằng Hertz (Hz). Một Hz bằng 1 dao động trọn vẹn.

Dao động càng hiều, thì âm thanh càng cao (âm treble).

Dao động càng ít, thì âm thanh càng thấp (âm bass).

 

Một tiếng trống trường có tần số chỉ 70Hz, trong khi tiếng chim hót có thể lên đến 4000Hz.

Trường độ

Trường độ là độ dài thời gian của một âm thanh – được đo bằng đơn vị phách trong âm nhạc, còn thực tế được đo bằng giây (s) . Âm thanh có thể phát ra trong thời gian ngắn hoặc kéo dài tùy theo nguồn phát và cách tạo âm.

Ví dụ: tiếng con ếch kêu chỉ 1 giây là chấm dứt, nhưng tiếng chuông chùa bạn thấy nó có thể ngân đến 5 – 7 giây là bình thường.

Cường độ

Cường độ là đặc tính thể hiện âm thanh to hay nhỏ. Cường độ càng lớn thì âm thanh càng to, cường độ càng nhỏ thì âm thanh càng nhỏ. Đơn vị đo cường độ âm thanh tính bằng Oát (W) hoặc Đềxiben (dB).

L_w = 10 × log₁₀(P/P₀)

Trong đó:

• LW: Mức công suất âm thanh (dB)
• P: Công suất âm thanh cần tính (W)
• P₀: Công suất tham chiếu, thường lấy bằng 10⁻¹² W

Ví dụ

• 1 W ≈ 120 dB
• 0,1 W ≈ 110 dB
• 0,01 W ≈ 100 dB
• 10 W ≈ 130 dB

Âm sắc

Âm sắc là đặc tính giúp phân biệt các âm thanh có cùng cao độ và cường độ nhưng được phát ra từ những nguồn khác nhau. Nhờ âm sắc, chúng ta có thể nhận biết được giọng nói của từng người hoặc phân biệt tiếng đàn guitar với tiếng piano dù cùng chơi một nốt nhạc.

Cụ thể hơn chút nhé! Bất kỳ nhạc cụ nào khi phát ra âm thanh ví dụ tần số 500Hz thì nó cũng phát ra kèm theo các họa âm (méo hài) là bội của tần số gốc: 1000hz, 1500Hz, 2000Hz, 2500Hz,… tổng hòa của cả âm gốc và họa âm sẽ tạo ra tiếng đặc trưng của nhạc cụ hoặc giọng nó. Đây là lý do vì sao cùng đánh nốt Đô (ví dụ tần số 250hz) mà ta biết đó là đàn organ hay đàn Violin,…

Âm thanh không đơn thuần là những gì chúng ta nghe thấy mà là một hiện tượng vật lý được tạo ra từ các dao động cơ học và lan truyền qua môi trường vật chất. Việc hiểu rõ bản chất, đặc tính và ứng dụng của âm thanh sẽ giúp chúng ta tiếp cận hiệu quả hơn với các lĩnh vực từ giáo dục, khoa học đến công nghệ âm thanh hiện đại.

Cần tư vấn về âm thanh, và mua các sản phẩm chuyên nghiệp, chất lượng với giá rẻ nhất? Đừng ngại gọi ngay HOTLINE 0982 655 355 bạn nhé!