Đặc trưng vật lý của âm – Lý thuyết môn Vật lý lớp 12

Tiếng đàn, tiếng hát, tiếng động vật kêu, tiếng bát đĩa,… đều là những âm thanh quen thuộc trong đời sống. Ở chương trình Vật lý 12, các em sẽ được học rõ hơn về khái niệm âm, nguồn âm và những đặc trưng vật lí của âm thanh. Bài viết dưới đây là những kiến thức về âm mà Team Marathon Education đã tổng hợp giúp các em củng cố kiến thức một cách hiệu quả.

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Lý 12: Sóng Cơ Là Gì? Sự Truyền Sóng Cơ

Khái niệm âm và nguồn âm

Âm là gì?

Âm hay sóng âm là những sóng cơ lan truyền trong các môi trường rắn, lỏng hoặc khí.

Nguồn âm là gì?

Nguồn âm là những vật dao động và phát ra sóng âm. Khi đó, tần số âm phát ra sẽ bằng với tần số dao động của nguồn âm.

Phân loại âm thanh

Âm thanh thường được phân làm 3 loại với những đặc trưng khác nhau, bao gồm:

Sự truyền âm

Môi trường truyền âm

Âm thanh truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí nhưng không truyền được trong môi trường chân không và không truyền qua được các chất xốp như bông, len,… Các chất này còn được gọi là chất cách âm.

>>> Xem thêm: Giao Thoa Sóng Là Gì? Lý Thuyết Và Công Thức Giao Thoa Sóng

Tốc độ truyền âm

Trong môi trường khác nhau âm thanh sẽ truyền đi với tốc độ khác nhau, xác định và hữu hạn đặc trưng cho từng môi trường.

Trong đó:

• Tốc độ truyền âm trong chất rắn là lớn nhất, trong chất khí là nhỏ nhất
• Âm truyền trong chất lỏng và khí là sóng dọc, âm truyền trong chất rắn gồm cả  sóng dọc và sóng ngang.

Dưới đây là tốc độ truyền âm trong một số chất:

Các đặc trưng vật lí của âm

Các đặc trưng vật lí của âm thanh bao gồm: Tần số, cường độ và mức độ âm, đồ thị dao động của âm.

Tần số của âm

Tần số âm là đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm.

• Ký hiệu tần số âm: f
• Đơn vị: Hz

Cường độ và mức cường độ âm

Cường độ âm là đại lượng đặc trưng cho năng lượng của sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

• Kí hiệu sóng âm: I
• Đơn vị: W/m²

Công thức tính cường độ âm:

I=\frac{W}{t.S}=\frac{P}{S}

Trong đó:

• P : Công suất phát âm của nguồn (W)
• S : Diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (m²)
• t : Thời gian truyền sóng âm

Mức cường độ âm là giá trị Logarit thập phân của tỉ số giữa cường độ âm đang xét I so với một giá trị cường độ âm chuẩn I₀.

• Đơn vị: B (ben) hoặc dB (đề-xi-ben): 1B = 10dB
• Công thức tính:

L(B)=lg\frac{I}{I_0} \text{ hoặc }L(dB)=10.log\frac{I}{I_0}

Thông thường, ở tần số âm f = 1000Hz thì I₀ = 10^-12 và là cường độ âm chuẩn.

Một số mức cường độ âm thường thấy:

Đồ thị dao động của âm

Âm cơ bản là âm có tần số nhỏ nhất do một nhạc cụ phát ra. Khi một nhạc cụ phát ra sóng âm có tần số f₀ thì nhạc cụ đó cũng sẽ phát ra những sóng âm có tần số f là bội của f₀, các tần số f này được gọi là họa âm thứ k, với fk = kf₀

Lưu ý: Các họa âm của những nhạc cụ khác nhau có thể có cùng tần số âm nhưng có biên độ khác nhau, do vậy dù có số họa âm giống nhau nhưng ta vẫn phân biệt được âm này với âm khác nhờ độ thị dao động âm khác nhau.

Đồ thị dao động âm là một trong những đặc trưng vật lí của âm. Đây là tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm xác định, đồ thị dao động của âm là một đường phức tạp và có chu kì.

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Các đặc trưng vật lí của âm là một trong những kiến thức quan trọng trong chương trình vật lý 12. Các em hãy thường xuyên theo dõi website Marathon Education để dễ dàng tham khảo những tài liệu Toán – Lý – Hóa chương trình cấp 3. Cũng đừng quên đăng ký lớp học livestream tại Marathon Education để học online ôn luyện hiệu quả ngay tại nhà các em nhé!