Bài 10. Biên độ, tần số, độ to và độ cao của âm

I. BIÊN ĐỘ VÀ ĐỘ TO CỦA ÂM

1. Biên độ

Ở bài học trước em đã biết, âm thanh được phát ra từ các vật dao động. Khi một vật dao động, độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng của nó được gọi là biên độ của dao động. Đơn vị đo biên độ là đơn vị đo độ dài.

Ví dụ: Trên hình 9.2a, nếu độ lệch lớn nhất ra khỏi vị trí cân bằng (O₁ hoặc O₂) của nhánh âm thoa là 0,1 mm thì nhánh âm thoa dao động với biên độ là 0,1 mm.

Như minh hoạ ở hình 9.5, dao động của âm thoa tạo ra sóng âm truyền trong không khí. Nếu âm thoa dao động với biên độ lớn, các lớp không khí bị nén và giãn càng nhiều, sóng âm được tạo ra có biên độ càng lớn. Nếu âm thoa dao động với biên độ nhỏ, các lớp không khi bị nén và giãn càng ít, sóng âm được tạo ra có biên độ càng nhỏ.

2. Độ to của âm

Khi sóng âm truyên đến tai ta với biên độ lớn, ta nghe được âm to hơn. Ngược lại, khi sóng âm truyền đến tai ta với biên độ nhỏ, ta nghe được âm nhỏ hơn. Như vậy, độ to của âm liên quan đến biên độ sóng âm truyền đến tai ta.

Độ to của âm được đo bằng đơn vị đêxiben, kí hiệu dB.

Bảng 10.1 cho biết độ to của một số âm.

II. TẦN SỐ VÀ ĐỘ CAO CỦA ÂM

1. Tần số

Một quả cầu kim loại nhỏ được treo vào giá đỡ bằng một sợi dây mảnh, nhẹ tạo thành một con lắc (hình 10.2). Kéo quả cầu khỏi vị trí cân bằng một đoạn rồi buông tay, quả cầu sẽ dao động xung quanh vị trí cân bằng.

Khi quả cầu đi từ vị trí có độ lệch lớn nhất (so với vị trí cân bằng) ở bên này sang bên kia rồi trở lại vị trí có độ lệch lớn nhất ở bên này, ta nói rằng con lắc thực hiện được một dao động. Số dao động trong một giây càng lớn, con lắc dao động càng nhanh.

Số dao động trong một giây được gọi là tần số.

Đơn vị đo tần số là héc, kí hiệu là Hz.

Đối với sóng âm, tần số dao động của nguồn âm cũng là tần số sóng âm.

Ta có thể xác định tần số của âm thoa bằng các dụng cụ. Nối đồng hồ đo điện đa năng với bộ khuếch đại âm thanh, gõ vào âm thoa. Sóng âm do âm thoa phát ra được thu bằng bộ thu âm (microphone). Tần số của sóng âm này sẽ hiển thị trên đồng hồ đo điện đa năng khi đặt ở chế độ đo tần số.

2. Độ cao của âm

Kết quả thí nghiệm cho biết, khi thước rung càng nhanh, tần số dao động của thước càng lớn, âm phát ra càng cao (càng bổng).

Độ cao của âm mà một vật dao động tạo ra liên quan đến tần số. Tần số lớn hơn sẽ cho âm cao (bổng) hơn. Tần số nhỏ hơn sẽ cho âm thấp (trầm) hơn.