শব্দ তরঙ্গ: সূত্র, বৈশিষ্ট্য। শব্দ তরঙ্গের উৎস

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

একটি শব্দ তরঙ্গ হল একটি তরঙ্গ প্রক্রিয়া যা বায়বীয়, তরল এবং কঠিন মিডিয়াতে ঘটে, যা মানুষের শ্রবণ অঙ্গে পৌঁছালে তারা শব্দ হিসাবে অনুভূত হয়। এই তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি প্রতি সেকেন্ডে 20 থেকে 20,000 দোলনের মধ্যে থাকে। আমরা শব্দ তরঙ্গের সূত্র দিই এবং এর বৈশিষ্ট্যগুলি আরও বিশদে বিবেচনা করি৷

শব্দ তরঙ্গ কেন?

অনেকে ভাবছেন শব্দ তরঙ্গ কী। শব্দের প্রকৃতি একটি ইলাস্টিক মাধ্যমের বিক্ষিপ্ততার মধ্যে নিহিত। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি নির্দিষ্ট আয়তনের বায়ুতে সংকোচনের আকারে একটি চাপের ব্যাঘাত ঘটে, তখন এই অঞ্চলটি মহাকাশে ছড়িয়ে পড়ে। এই প্রক্রিয়াটি উত্সের সংলগ্ন অঞ্চলে বাতাসের সংকোচনের দিকে নিয়ে যায়, যা প্রসারিত হওয়ার প্রবণতাও রাখে। কিছু রিসিভারে না পৌঁছানো পর্যন্ত এই প্রক্রিয়াটি আরও বেশি করে স্থান জুড়ে দেয়, উদাহরণস্বরূপ, মানুষের কানে৷

শব্দ তরঙ্গের সাধারণ বৈশিষ্ট্য

আসুন একটি শব্দ তরঙ্গ কী এবং এটি মানুষের কান দ্বারা কীভাবে অনুভূত হয় তা বিবেচনা করা যাক। শব্দ - তরঙ্গঅনুদৈর্ঘ্য, এটি, যখন এটি কানের খোসায় প্রবেশ করে, একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততার সাথে কানের পর্দার কম্পন ঘটায়। আপনি ঝিল্লি সংলগ্ন বায়ুর মাইক্রোভলিউমে চাপের পর্যায়ক্রমিক পরিবর্তন হিসাবে এই ওঠানামাগুলিকে উপস্থাপন করতে পারেন। প্রথমত, এটি স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপের তুলনায় বৃদ্ধি পায়, এবং তারপর হারমোনিক গতির গাণিতিক নিয়ম মেনে, হ্রাস পায়। বায়ু সংকোচনের পরিবর্তনের প্রশস্ততা, অর্থাৎ, শব্দ তরঙ্গ দ্বারা সৃষ্ট সর্বোচ্চ বা সর্বনিম্ন চাপের মধ্যে পার্থক্য, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ শব্দ তরঙ্গের প্রশস্ততার সমানুপাতিক।

অনেক শারীরিক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে মানুষের কান ক্ষতি না করে সর্বোচ্চ যে চাপ অনুভব করতে পারে তা হল 2800 µN/cm²। তুলনা করার জন্য, ধরা যাক যে পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হল 10 মিলিয়ন µN/cm^{2। চাপ এবং দোলন প্রশস্ততার সমানুপাতিকতা বিবেচনা করে, আমরা বলতে পারি যে পরবর্তী মানটি শক্তিশালী তরঙ্গের জন্যও নগণ্য। যদি আমরা একটি শব্দ তরঙ্গের দৈর্ঘ্য সম্পর্কে কথা বলি, তাহলে প্রতি সেকেন্ডে 1000 কম্পনের কম্পাঙ্কের জন্য, এটি হবে এক সেন্টিমিটারের এক হাজার ভাগ।}

সবচেয়ে দুর্বল শব্দ 0.001µN/cm² এর ক্রমে চাপের ওঠানামা তৈরি করে, 1000 Hz ফ্রিকোয়েন্সির জন্য সংশ্লিষ্ট তরঙ্গ দোলন প্রশস্ততা হল 10^{- 9} সেমি, যেখানে বায়ুর অণুর গড় ব্যাস 10^{-8 সেমি, অর্থাৎ মানুষের কান একটি অত্যন্ত সংবেদনশীল অঙ্গ।}

শব্দ তরঙ্গের তীব্রতার ধারণা

জ্যামিতিক সহএকটি শব্দ তরঙ্গের দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি একটি নির্দিষ্ট ফর্মের একটি কম্পন, শারীরিক দৃষ্টিকোণ থেকে, শব্দ তরঙ্গের প্রধান বৈশিষ্ট্য হল তাদের শক্তি স্থানান্তর করার ক্ষমতা। তরঙ্গ শক্তি স্থানান্তরের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণ হল সূর্য, যার বিকিরিত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ আমাদের সমগ্র গ্রহে শক্তি সরবরাহ করে।

পদার্থবিজ্ঞানে একটি শব্দ তরঙ্গের তীব্রতা একটি একক পৃষ্ঠের মাধ্যমে একটি তরঙ্গ দ্বারা বাহিত শক্তির পরিমাণ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যা তরঙ্গের প্রচারের জন্য লম্ব এবং প্রতি ইউনিট সময়। সংক্ষেপে, একটি তরঙ্গের তীব্রতা হল এর শক্তি একটি ইউনিট এলাকা দিয়ে স্থানান্তরিত হয়।

শব্দ তরঙ্গের শক্তি সাধারণত ডেসিবেলে পরিমাপ করা হয়, যা লগারিদমিক স্কেলের উপর ভিত্তি করে ফলাফলের ব্যবহারিক বিশ্লেষণের জন্য সুবিধাজনক।

বিভিন্ন শব্দের তীব্রতা

নিম্নলিখিত ডেসিবেল স্কেল বিভিন্ন শব্দের তীব্রতার অর্থ এবং এর ফলে সৃষ্ট সংবেদন সম্পর্কে ধারণা দেয়:

• অপ্রীতিকর এবং অস্বস্তিকর সংবেদনগুলির জন্য থ্রেশহোল্ড 120 ডেসিবেল (dB) থেকে শুরু হয়;
• রিভেটিং হাতুড়ি 95 dB শব্দ উৎপন্ন করে;
• উচ্চ গতির ট্রেন - 90 dB;
• ট্রাফিক রাস্তা - 70 dB;
• মানুষের মধ্যে স্বাভাবিক কথোপকথনের ভলিউম 65 dB;
• আধুনিক গাড়ি মাঝারি গতিতে চললে 50 dB শব্দ উৎপন্ন হয়;
• গড় রেডিও ভলিউম - 40 dB;
• শান্ত কথোপকথন - 20 dB;
• গাছের পাতার আওয়াজ - 10 dB;
• মানুষের সর্বনিম্ন শব্দ সংবেদনশীলতা থ্রেশহোল্ড 0 dB এর কাছাকাছি।

মানুষের কানের সংবেদনশীলতা নির্ভর করেশব্দের ফ্রিকোয়েন্সি এবং 2000-3000 Hz ফ্রিকোয়েন্সি সহ শব্দ তরঙ্গের সর্বোচ্চ মান। এই ফ্রিকোয়েন্সি সীমার মধ্যে একটি শব্দের জন্য, মানুষের সংবেদনশীলতার নিম্ন থ্রেশহোল্ড হল 10-5 dB। নির্দিষ্ট ব্যবধানের চেয়ে উচ্চ এবং নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি নিম্ন সংবেদনশীলতা থ্রেশহোল্ডকে এমনভাবে বৃদ্ধি করে যে একজন ব্যক্তি 20 Hz এবং 20,000 Hz এর কাছাকাছি ফ্রিকোয়েন্সি শুনতে পায় শুধুমাত্র তাদের কয়েক দশ dB এর তীব্রতায়।

তীব্রতার উপরের থ্রেশহোল্ডের জন্য, যার পরে শব্দটি একজন ব্যক্তির জন্য অসুবিধার কারণ হতে শুরু করে এবং এমনকি ব্যথাও হতে শুরু করে, এটি বলা উচিত যে এটি কার্যত ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে না এবং 110-130 ডিবি এর মধ্যে থাকে।.

শব্দ তরঙ্গের জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্য

একটি বাস্তব শব্দ তরঙ্গ হল অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গের একটি জটিল দোলক প্যাকেজ, যা সরল সুরেলা কম্পনে পচে যেতে পারে। এই জাতীয় প্রতিটি দোলন নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলির দ্বারা জ্যামিতিক দৃষ্টিকোণ থেকে বর্ণনা করা হয়েছে:

1. প্রশস্ততা - ভারসাম্য থেকে তরঙ্গের প্রতিটি বিভাগের সর্বাধিক বিচ্যুতি। এই মানের জন্য, উপাধি A.
2. পিরিয়ড। এটি একটি সাধারণ তরঙ্গের সম্পূর্ণ দোলন সম্পূর্ণ করতে সময় নেয়। এই সময়ের পরে, তরঙ্গের প্রতিটি বিন্দু তার দোলক প্রক্রিয়া পুনরাবৃত্তি করতে শুরু করে। সময়কাল সাধারণত T অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং এসআই সিস্টেমে সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়।
3. ফ্রিকোয়েন্সি। এটি একটি শারীরিক পরিমাণ যা দেখায় যে একটি প্রদত্ত তরঙ্গ প্রতি সেকেন্ডে কতগুলি দোলন করে। অর্থাৎ, এর অর্থে, এটি সময়কালের বিপরীত একটি মান।এটি ল্যাটিন অক্ষর f দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। একটি শব্দ তরঙ্গের কম্পাঙ্কের জন্য, একটি সময়কালের মাধ্যমে এটি নির্ধারণের সূত্রটি নিম্নরূপ: f=1/T.
4. একটি তরঙ্গের দৈর্ঘ্য হল দোলনের এক সময়ের মধ্যে এটি যে দূরত্ব অতিক্রম করে। জ্যামিতিকভাবে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য হল সাইনোসাইডাল বক্ররেখার দুটি নিকটতম ম্যাক্সিমা বা দুটি নিকটতম মিনিমার মধ্যে দূরত্ব। একটি শব্দ তরঙ্গের দোলন দৈর্ঘ্য হল বায়ু সংকোচনের নিকটতম অঞ্চল বা তরঙ্গটি যে স্থানটিতে চলে সেখানে তার বিরলতার নিকটতম স্থানগুলির মধ্যে দূরত্ব। এটি সাধারণত গ্রীক অক্ষর λ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
5. শব্দ তরঙ্গ প্রচারের গতি হল সেই দূরত্ব যার উপর সংকোচনের ক্ষেত্র বা তরঙ্গের বিরলতার ক্ষেত্র প্রতি একক সময়ে প্রচারিত হয়। এই মানটি v অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। একটি শব্দ তরঙ্গের গতির জন্য, সূত্রটি হল: v=λf.

একটি বিশুদ্ধ শব্দ তরঙ্গের জ্যামিতি, অর্থাৎ, ধ্রুবক বিশুদ্ধতার একটি তরঙ্গ, একটি সাইনোসাইডাল আইন মেনে চলে। সাধারণ ক্ষেত্রে, একটি শব্দ তরঙ্গের সূত্র হল: y=Asin(ωt), যেখানে y হল তরঙ্গের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর স্থানাঙ্কের মান, t হল সময়, ω=2pif হল চক্রীয় দোলন ফ্রিকোয়েন্সি।

অ্যাপিরিওডিক শব্দ

অনেক শব্দের উত্সকে পর্যায়ক্রমিক হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, গিটার, পিয়ানো, বাঁশির মতো বাদ্যযন্ত্রের শব্দ, তবে প্রকৃতিতে প্রচুর সংখ্যক শব্দ রয়েছে যা অ্যাপিরিওডিক, অর্থাৎ শব্দ কম্পন পরিবর্তিত হয় মহাকাশে তাদের ফ্রিকোয়েন্সি এবং আকৃতি। প্রযুক্তিগতভাবে, এই ধরনের শব্দকে শব্দ বলা হয়। উজ্জ্বলএপিরিওডিক শব্দের উদাহরণ হল শহুরে শব্দ, সমুদ্রের শব্দ, ড্রামের মতো বাদ্যযন্ত্রের শব্দ এবং অন্যান্য।

শব্দ প্রচারের মাধ্যম

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের বিপরীতে, যার ফোটনগুলির প্রচারের জন্য কোনও বস্তুগত মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না, শব্দের প্রকৃতি এমন যে এর প্রচারের জন্য একটি নির্দিষ্ট মাধ্যম প্রয়োজন, অর্থাৎ, পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম অনুসারে, শব্দ তরঙ্গ হতে পারে না। ভ্যাকুয়ামে প্রচার করুন।

শব্দ গ্যাস, তরল এবং কঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। একটি মাধ্যমে প্রচারিত শব্দ তরঙ্গের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি নিম্নরূপ:

• তরঙ্গ রৈখিকভাবে প্রচারিত হয়;
• এটি একটি সমজাতীয় মাধ্যমে সব দিকে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে, অর্থাৎ শব্দ উৎস থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে একটি নিখুঁত গোলাকার পৃষ্ঠ তৈরি করে।
• শব্দের প্রশস্ততা এবং ফ্রিকোয়েন্সি নির্বিশেষে, এর তরঙ্গ একটি নির্দিষ্ট মাধ্যমে একই গতিতে প্রচার করে।

বিভিন্ন মাধ্যমের শব্দ তরঙ্গের গতি

শব্দ প্রচারের গতি দুটি প্রধান কারণের উপর নির্ভর করে: যে মাধ্যমটিতে তরঙ্গ চলাচল করে এবং তাপমাত্রা। সাধারণভাবে, নিম্নলিখিত নিয়মটি প্রযোজ্য: মাঝারিটি যত ঘনীভূত হবে এবং এর তাপমাত্রা যত বেশি হবে, এতে শব্দ তত দ্রুত চলে যাবে।

উদাহরণস্বরূপ, 20 ℃ তাপমাত্রা এবং 50% আর্দ্রতায় পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি বাতাসে একটি শব্দ তরঙ্গের প্রচারের গতি 1235 কিমি/ঘন্টা বা 343 মি/সেকেন্ড। একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় জলে, শব্দ 4.5 গুণ দ্রুত ভ্রমণ করেপ্রায় 5735 কিমি/ঘন্টা বা 1600 মি/সেকেন্ড। বাতাসের তাপমাত্রার উপর শব্দের গতির নির্ভরতার জন্য, প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াসের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে এটি 0.6 m/s বৃদ্ধি পায়।

টিমব্রে এবং টোন

যদি একটি স্ট্রিং বা ধাতব প্লেটকে অবাধে কম্পন করার অনুমতি দেওয়া হয় তবে এটি বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির শব্দ উৎপন্ন করবে। একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের শব্দ নির্গত করে এমন একটি বডি খুঁজে পাওয়া খুবই বিরল, সাধারণত একটি বস্তুর শব্দের একটি নির্দিষ্ট ব্যবধানে কম্পাঙ্কের একটি সেট থাকে।

একটি ধ্বনির কাঠের শব্দ এতে উপস্থিত হারমোনিকের সংখ্যা এবং তাদের নিজ নিজ তীব্রতার দ্বারা নির্ধারিত হয়। টিমব্রে একটি বিষয়গত মান, অর্থাৎ, এটি একটি নির্দিষ্ট ব্যক্তির দ্বারা একটি শব্দযুক্ত বস্তুর উপলব্ধি। টিমব্রে সাধারণত নিম্নলিখিত বিশেষণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়: উচ্চ, উজ্জ্বল, সুরময়, সুরেলা, ইত্যাদি।

স্বর হল একটি শব্দ সংবেদন যা এটিকে উচ্চ বা নিম্ন হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করতে দেয়। এই মানটিও বিষয়ভিত্তিক এবং কোন যন্ত্র দ্বারা পরিমাপ করা যায় না। টোন একটি উদ্দেশ্য পরিমাণের সাথে যুক্ত - একটি শব্দ তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি, তবে তাদের মধ্যে কোনও দ্ব্যর্থহীন সম্পর্ক নেই। উদাহরণস্বরূপ, ধ্রুবক তীব্রতার একক-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দের জন্য, কম্পাঙ্ক বাড়ার সাথে সাথে স্বর বেড়ে যায়। যদি শব্দের কম্পাঙ্ক স্থির থাকে, কিন্তু এর তীব্রতা বৃদ্ধি পায়, তাহলে স্বর কম হয়ে যায়।

শব্দ উৎসের আকৃতি

যান্ত্রিকভাবে কম্পন করে এবং এর ফলে শব্দ উৎপন্ন করে শরীরের আকৃতি অনুসারে, শব্দ তরঙ্গের তিনটি প্রধান ধরনের উৎস রয়েছে:

1. পয়েন্ট উৎস। এটি শব্দ তরঙ্গ উৎপন্ন করে যা গোলাকার আকারের এবং উৎস থেকে দূরত্বের সাথে দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয় (উৎস থেকে দূরত্ব দ্বিগুণ হলে আনুমানিক 6dB)।
2. লাইন উৎস। এটি নলাকার তরঙ্গ তৈরি করে যার তীব্রতা একটি বিন্দু উৎসের চেয়ে ধীরে ধীরে হ্রাস পায় (উৎস থেকে দূরত্বের প্রতিটি দ্বিগুণের জন্য, তীব্রতা 3 ডিবি কমে যায়)।
3. একটি সমতল বা দ্বি-মাত্রিক উৎস। এটি শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট দিকে তরঙ্গ উৎপন্ন করে। এই জাতীয় উত্সের একটি উদাহরণ হবে একটি পিস্টন একটি সিলিন্ডারে চলমান৷

ইলেক্ট্রনিক সাউন্ড সোর্স

একটি শব্দ তরঙ্গ তৈরি করতে, ইলেকট্রনিক উত্সগুলি একটি বিশেষ ঝিল্লি (স্পিকার) ব্যবহার করে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্ডাকশনের কারণে যান্ত্রিক কম্পন সম্পাদন করে। এই উত্সগুলির মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

• বিভিন্ন ডিস্কের জন্য প্লেয়ার (সিডি, ডিভিডি এবং অন্যান্য);
• ক্যাসেট রেকর্ডার;
• রেডিও;
• টিভি এবং আরও কিছু।