Chương 17. Sóng âm

Phần lớn các loại sóng tìm hiểu tại chương 16 hướng về chuyển động trong môi trường một chiều. Sóng truyền dọc theo chiều dài của sợi dây là một ví dụ. Chúng ta cũng bắt gặp những loại sóng lan truyền trong môi trường hai chiều, như sóng lan truyền trên mặt nước. Tại chương này, chúng ta sẽ nói rõ về sóng cơ học tồn tại trong không gian ba chiều.

Chúng ta sẽ tập trung vào sóng âm, loại sóng không chỉ truyền xuyên qua mọi loại vật chất mà còn được ghi nhận là loại hình sóng cơ học phổ biến nhất bởi sự hiện diện thường xuyên trong đối thoại của con người. Khi sóng âm lan truyền trong không khí, các phần tử khí bị dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng. Các dịch chuyển này kéo theo sự thay đổi của mật độ và áp suất chất khí dọc theo phương truyền sóng. Nếu nguồn âm rung theo quy luật điều hoà, mật độ và áp suất cũng sẽ biến thiên theo quy luật hình sin như thế. Biểu diễn toán học của sóng âm điều hoà hoàn toàn tương tự như trường hợp sóng hình sin trên sợi dây.

Sóng âm được chia thành ba loại hình dựa trên phạm vi tần số hoạt động:
- Âm nghe thấy: là sóng âm thuộc dải tần có thể nghe được bởi tai người. Âm thanh được tạo ra bằng rất nhiều cách, qua nhạc cụ, qua giọng hát…
- Hạ âm: có tần số nằm dưới dải nghe thấy bởi tai người. Những chú voi có thể dùng hạ âm để gọi nhau trên khoảng cách nhiều kilomet.
- Siêu âm: có tần số cao hơn dải nghe thấy bởi tai người. Bạn có thể dùng một chiếc còi “câm” để gọi chó. Chó dễ dàng nghe thấy siêu âm phát ra từ chiếc còi này, mặc cho mọi người xung quanh hoàn toàn không phản ứng gì với nó. Siêu âm cũng được sử dụng trong chụp ảnh y tế.