Hanghullámok

A hullám fogalma: A fizikában minden olyan változást (zavart), amely valamilyen közegben tovaterjed, hullámnak nevezünk.

Két szomszédos, azonos fázisú hely térbeli távolsága a hullámhossz, melynek jele \lambda, mértékegysége m.

Két szomszédos, azonos fázisú hely időbeli távolsága a periódusidő, jele T, mértékegysége s.

Az amplitúdó a hullám maximális kitérésének nagysága egy hullámcikluson belül. Jele A, mértékegysége általában méter, hanghullámok esetén azonban nyomásegységben is mérhető.

A rezgésszám, vagyis frekvencia (f vagy \nu) a másodpercenként végzett rezgések száma.

A terjedési sebesség a haladó hullám meghatározott fázisállapotának tovahaladási sebessége. Jele c és megegyezik a hullám hosszának és a frekvenciájának szorzatával.

Az állóhullámok az interferencia gyakran előforduló speciális esetei. Akkor keletkezhetnek, ha egymással szemben haladó azonos frekvenciájú és amplitúdójú hullámok találkoznak, s interferálnak.

Mechanikai hullámról beszélünk, ha egy rugalmas közegben periodikusan keltett deformáció továbbterjed. Pl. Egyik végén rögzített gumikötél másik végét gyorsan rántsuk fel, majd vissza! A nyugalmában megzavart kötélen a deformáció egyenletesen végighalad.

A longitudinális hullámok kitérése a terjedési iránnyal egybeesik. A különböző közegekben, mint ritkulások és sűrűsödések lépnek fel. Pl. ilyen a legtöbb hanghullám.

A tranzverzális hullámokban a kitérés a terjedési irányra merőleges. Ilyen pl. egy húron terjedő hullámok, vagy a szabad elektromágneses hullámok.

A hang, térben terjedő longitudinális mechanikai hullám. A hangforrás egy rugalmas test, vagy közeg, amely egy vele közölt energiát rezgési energiává alakítja.

A hang jellemzői:

• Hangerősség: a hangintenzitással mérhető, amely a hangforrás által az 1 m²–nyi területre sugárzott teljesítményt jelenti, ezért egysége \frac{W}{m^2}
• Hangmagasság: a hang rezgésszámával (frekvenciájával) jellemezhető. (pl. az 1:2 frekvenciaarányú hangok hangköze egy oktáv. Egy oktávon belül 7 lépésben követik egymást azok a hangok, amelyeket fülünkkel egymást természetes módon követő egész hangközöknek (dúr skála) érzékelünk. A zenei hangok frekvenciáinak közös viszonyítási alapértéke a normál a hang, melynek értéke 440 Hz. )
• Hangszín: a hangszín annak a következménye, hogy a zenei hangok szinte sohasem egyetlen frekvenciát jelentenek, az alapfrekvencia mellett felharmonikusok is megjelennek.
• Hangsebesség: a hang terjedési sebessége a levegőben 330 m/s. Aszerint változik, hogy milyen közegben terjednek a hullámok. Szintén kiszámítható a c = \lambda * \nu képlet alapján.

Doppler-effektus: a hullám frekvenciájában és ezzel együtt hullámhosszában megjelenő változás, mely amiatt alakul ki, hogy a hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog. Pl. ha sípoló mozdony (adó) közeledik egy megfigyelőhöz (vevő), akkor az utóbbi magasabb frekvenciájú hangot hall, mint a vonaton ülő utas. Miután a mozdony elhaladt a megfigyelő mellett, a frekvencia észrevehetően lecsökken.

Megjegyzések

Hamarosan!