الموجات الصوتية هي اهتزازات ميكانيكية تحث على التخلخل البديل وضغط أي وسيط مادي تنتقل من خلاله الموجة الصوتية ، لا تستطيع الموجات الصوتية الانتقال من خلال فراغ ، تنتقل الموجة الصوتية في خط مستقيم وتتحرك جزيئات الوسط ذهابًا وإيابًا أو طوليًا ، لذلك فإن الموجات الصوتية هي موجات طولية ، تسمى الموجات التي تجعل الوسط يتحرك بشكل متعامد مع الموجة موجات عرضية.
خصائص الموجات الصوتية
السعةهي ذروة الموجة الصوتية ويتم قياسها بديسيبل ، مع زيادة الموجة الصوتية في اتساعها ، سيتمدد الوسط ،على العكس من ذلك عندما تنخفض الموجة الصوتية في السعة يضغط الوسط. عندما يتم ضغط الوسط بواسطة موجة صوتية ، يتم إنتاج ضغط صوتي ، ينتج عن الصوت المرتفع ضغط صوتي أعلى من صوت أنعم ، الديسيبل هو سجل نسبة الضغط الصوتي (V) والقيمة المرجعية (R) مضروبة في 20. R عادة ما تكون 1 (واحد) ، تظهر صيغة الديسيبل في الشكل 1.2. في الجدول 1.1 ، يتم عرض بعض الأمثلة الشائعة للأصوات ومستوى الديسيبل المعتاد هو ديسيبل = 20 * تسجيل (V / R).الطول الموجيالطول الموجي هو طول دورة موجة واحدة أي من الذروة إلى الذروة التي تضم والفراغ واحدة وضغط واحد ويقاس في ملليمتر (مم) ، سرعة الانتشار هي سرعة الموجة من خلال وسط ، تعتمد سرعة الانتشار على خصائص الوسيط أي الكثافة ودرجة الحرارة.التردد و تردد موجة الصوت هو عدد دورات موجة الصوت في الثانية أو هيرتز ، ويمكن حساب التردد بقسمة الطول الموجي على الوقت ، ينتج عن الطول الموجي الصغير ترددًا أعلى ، بينما ينتج الطول الموجي الأكبر ترددًا أصغر ، نطاق السمع البشري هو 20-20000 هرتز ، الموجات فوق الصوتية أكبر من 20،000 هرتز ، عادة ما تكون الموجات فوق الصوتية الطبية 1-20 ميجاهرتز ، أو ميجاهيرتز ، واحد ميغا هرتز (MHz) يساوي مليون هرتز.[1] الفترة الزمنيةيسمى الوقت المطلوب لإنتاج موجة أو دورة أو دورة كاملة بفترة زمنية للموجة ، الآن يتم إنتاج موجة واحدة كاملة عن طريق اهتزاز كامل للجسم المهتز ، لذلك يمكننا القول أن الوقت المستغرق لإكمال اهتزاز واحد يعرف باسم الفترة الزمنية ، يشار إليه بالحرف T ، وحدة قياس الفترة الزمنية هي ثانية (ثوان).التردد يسمى عدد الموجات الكاملة أو الدورات المنتجة في ثانية واحدة تردد الموجة ، نظرًا لأن الموجة الكاملة تنتج عن اهتزاز كامل للجسم المهتز ، لذلك يمكننا القول أن عدد الاهتزازات في الثانية يسمى التردد ، على سبيل المثال: إذا تم إنتاج 10 موجات أو اهتزازات كاملة في ثانية واحدة ، فإن تردد الموجات سيكون 10 هرتز أو 10 دورات في الثانية.وحدة التردد SI هي هرتز ، ويقال أن الجسم الاهتزازي الذي ينبعث منه موجة واحدة في الثانية له تردد 1 هيرتز ، أي 1 هرتز يساوي 1 اهتزاز في الثانية.في بعض الأحيان تُعرف وحدة تردد أكبر باسم كيلو هرتز أي 1 كيلو هرتز = 1000 هرتز ، يُشار إلى تردد الموجة بالحرف f. تردد الموجة هو نفس تردد الجسم الاهتزازي الذي ينتج الموجة.سرعة الموجةالمسافة التي تقطعها الموجة في ثانية واحدة تسمى سرعة الموجة أو سرعة الموجة ، يتم تمثيله بالحرف v ، وحدة SI لقياس السرعة هي متر في الثانية (m / s أو ms-1).العلاقة بين السرعة والتردد وطول الموجة للموجةالسرعة = المسافة المقطوعة / الوقت المستغرقv = λ / Tحيث T = الوقت الذي تستغرقه موجة واحدة.v = f X λتُعرف هذه الصيغة بمعادلة الموجة.حيث v = سرعة الموجةf = الترددλ = الطول الموجيسرعة الموجة = التردد X الطول الموجيوهذا ينطبق على جميع الموجات مثل الموجات المستعرضة مثل موجات الماء ، والموجات الطولية مثل الموجات الصوتية والموجات الكهرومغناطيسية مثل الموجات الضوئية والموجات الراديوية.[2]
مميزات الموجات الصوتية
الصوت هو موجة ميكانيكية ، تساعد فيزياء الموجات على تفسير العملية التي يتم من خلالها إنتاج الصوت ، والانتقال ، والاستقبال ، الصوت هو موجة تنتجها أجسام تهتز ، ينتقل من خلال وسيط من نقطة ، أ ، إلى نقطة أخرى ، ب.كما هو الحال مع جميع أنواع الموجات ، تنطبق سلوكيات وخصائص وخصائص محددة على الموجات الصوتية.على غرار الموجة المنحدرة الموصوفة في الفصل السابق ، تحمل الموجة الصوتية اضطرابًا (اهتزازًا) من موقع (نقطة) إلى آخر بالنسبة للجزء الأكبر ، فإن الوسيط الذي ينتقل من خلاله هو الهواء ، على الرغم من أن الموجات الصوتية يمكن أن تنتقل بسهولة عبر الماء أو المواد المعدنية.يجب أن يكون هناك مصدر للموجة ، نوع من الأجسام الاهتزازية قادرة على تحريك سلسلة الأحداث بأكملها للاضطراب ، بالنسبة للموجات الصوتية إلى الموجات الصوتية ، قد يكون المصدر الأساسي زوجًا من الحبال الصوتية ، أو سماعة استريو.
طرق قياس الموجات الصوتية
يمكن قياس الموجات بطرق مختلفة من خلال اتساعها وطولها الموجي وترددها وسرعتها وأحيانًا طورها.السعة هي طريقة قياس مرتبطة بالسمع ، يتم تجميعها عادة مع الشدة والجهارة أو الحجم.إن الطول الموجي سهل بما يكفي للكشف ببساطة ، خلال دورة موجة كاملة ، المسافة التي ينتقلها الاضطراب عبر الوسط في دورة موجة كاملة.بمجرد كل دورة موجة ، ستكرر الموجة نمطها ، لهذا السبب يشار أحيانًا إلى الطول الموجي على أنه طول نمط التكرار أو طول دورة كاملة واحدة.في حالة الموجات المستعرضة ، يقاس هذا الطول عادة من قمة الموجة إلى قمة الموجة المجاورة التالية ، أو من حوض الموجة إلى حوض الموجة المجاور التالي ، ومع ذلك نظرًا لأن الموجات الطولية لا تحتوي على قمم أو أحواض ، يجب قياس أطوالها الموجية بطريقة مختلفة.وبالتالي ، نظرًا لأن الموجات الطولية تتكون من أنماط متكررة من الانضغاطات والتأثيرات النادرة ، يمكن قياس أطوال موجاتها بشكل شائع كمسافة من ضغط واحد إلى الضغط التالي ، أو المسافة من ندرة واحدة إلى الندرة التالية.يشار أحيانًا إلى موجات الضغط ، تشمل الموجات الصوتية أنماطًا متكررة لمناطق الضغط المرتفع والمنخفض بالتناوب التي تتحرك عبر وسيط ، عادة في موجة الصوت أو الضغط ، تحدث هذه التقلبات المتناوبة في الضغط في أوقات منتظمة ومحددة.إذا تم رسم كل تذبذب على شبكة مع الضغط واستمرارية الوقت ، فإن العلامات النهائية تشير إلى منحنى الجيب ، والذي يتم تعريفه كنقاط عشوائية × مدعومة بواسطة اتساق علامات y.وأخيرًا تعتمد سرعة الصوت على نوع الوسيط وحالته ، يتأثر بشكل عام بأمرين هم
