Ο άνθρωπος είναι γενναιόδωρα προικισμένος με τη φύση για να υπάρχει άνετα και να μαθαίνει για τον κόσμο γύρω του. Είναι σε θέση να βλέπει έντονα χρώματα, να ακούει διάφορους ήχους, να πιάνει μυρωδιές και να απολαμβάνει τη γεύση του φαγητού. Ένα από τα πιο περίπλοκα όργανα αίσθησης είναι το όργανο ακοής, χάρη στο οποίο ένα άτομο επικοινωνεί και λαμβάνει τις περισσότερες πληροφορίες.
Ένας άνθρωπος ζει σε έναν μόνιμο κόσμο ήχων, χάρη στον οποίο λαμβάνει μια απαραίτητη πηγή πληροφοριών για τον κόσμο που τον περιβάλλει. Το βρυχηθμό του θαλάσσιου σερφ και το βουητό του ανέμου, το κελάηδισμα των πουλιών, οι συνομιλίες των ανθρώπων και το γρύλισμα των ζώων, οι βροντές είναι πηγές ήχου στη φύση που βοηθούν τον άνθρωπο να προσαρμοστεί στο περιβάλλον.
Πώς ακούει κανείς;
Αν κοιτάξετε μέσα στο ανθρώπινο αυτί, μπορείτε να δείτε μια μεμβράνη που ονομάζεται τυμπανική μεμβράνη. Εκτείνεται κατά μήκος της σήραγγας που οδηγεί στο εσωτερικό του αυτιού. Οι δονήσεις του αέρα από μια πηγή ήχου χτυπούν το τύμπανο του αυτιού, προκαλώντας και αυτό να δονείται. Πίσω από το τύμπανο υπάρχει ένας οστέινος χώρος γεμάτοςτρία κινούμενα οστά που ονομάζονται σφύρα, αμόνι και αναβολέας, που ονομάζονται έτσι λόγω του σχήματός τους. Αυτά τα οστά συλλαμβάνουν δονήσεις από το τύμπανο και αρχίζουν να ταλαντώνονται.
Πιο βαθύτερα στο αυτί υπάρχει ένα κανάλι γεμάτο υγρό μήκους περίπου 3 cm που ονομάζεται κοχλίας. Οι δονήσεις από τα οστά που κινούνται δημιουργούν κύματα στο υγρό, όπως τα κύματα στον ωκεανό. Όπως τα φύκια κάτω από το νερό, χιλιάδες τριχωτά κύτταρα κυματίζουν μέσα από το υγρό. Αυτά τα κύτταρα είναι θεμελιωδώς σημαντικά για την ακοή. Οι δονήσεις που διέρχονται από αυτά ωθούν ηλεκτρικές ώσεις που ταξιδεύουν μέσω του ακουστικού νεύρου στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος, με τη σειρά του, μεταφράζει αυτά τα ηλεκτρικά σήματα σε μουσική, φωνές ή κελάηδισμα ή κελάηδισμα πουλιών.
Από πού προέρχεται ο ήχος;
Ποια είναι η πηγή του ήχου; Κάθε φυσικό σώμα ή φαινόμενο που ταλαντώνεται με ηχητική συχνότητα, αφού τα κύματα που εκπέμπονται από αυτό προκύπτουν στο περιβάλλον. Οι άνθρωποι παράγουν ήχους χρησιμοποιώντας τις φωνητικές τους χορδές. Εάν βάλετε τα χέρια σας στο λαιμό σας κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, μπορείτε να νιώσετε τη δόνηση. Είναι σχεδόν πάντα δυνατό να εντοπιστούν πηγές ήχου. Τα ηχητικά κύματα είναι σαν τα κύματα σε ένα χωράφι με σιτάρι μια μέρα με αέρα. Τα μόρια του αέρα προσκρούουν μεταξύ τους και απομακρύνονται, και το κύμα που διέρχεται από τον αέρα είναι απλώς η ρυθμική συστολή και διαστολή της ροής των μορίων του αέρα - ένα είδος δόνησης. Αλλά και άλλα υλικά μεταφέρουν ηχητικά κύματα, όπως το ξύλο, το οποίο είναι επίσης πηγή ήχου. Αν φωνάζεις από τη μια πλευρά κλειστήξύλινη πόρτα, οι φωνητικές χορδές του ατόμου που ουρλιάζει θα δονηθούν πρώτα, κάτι που με τη σειρά του θα προκαλέσει δόνηση του αέρα. Ο αέρας κάνει το ξύλο της πόρτας να δονείται, και στη συνέχεια η δόνηση μεταδίδεται από την πόρτα στον αέρα και περαιτέρω, στο άτομο που στέκεται στην άλλη πλευρά της πόρτας. Σε μια σπηλιά, οι τοίχοι δεν απορροφούν ούτε μεταδίδουν ήχους όπως οι πόρτες. Τα ρικοσκεύουν πίσω σαν καθρέφτης φωτός. Μερικές κοιλάδες στην Ευρώπη είναι γνωστές για τις ηχώ τους. Για παράδειγμα, ένας ήχος από ένα κυνηγετικό κόρνα μπορεί να επαναληφθεί 100 φορές μέχρι να σταματήσει τελικά.
Φυσικές πηγές
Το βουητό μιας μέλισσας ή μιας μύγας, το τρίξιμο ενός κουνουπιού, οι φωνητικές χορδές των ανθρώπων και των ζώων θεωρούνται φυσικές πηγές ήχου. Αν βάλετε ένα μεγάλο κοχύλι στο αυτί σας, μπορείτε να ακούσετε έναν μακρινό θόρυβο, που θυμίζει το βρυχηθμό του σερφ, όχι χωρίς λόγο, επιστρέφοντας από τη θάλασσα, πολλοί φέρνουν στο σπίτι ένα κοχύλι με ζωντανή ανάμνηση της θάλασσας. Όσο ελκυστική κι αν φαίνεται αυτή η ιδέα, ο θόρυβος που ακούγεται δεν έχει καμία σχέση με τη θάλασσα. Αντίθετα, το αυτί ακούει πολλαπλές ηχώ όλων των ήχων έξω από το κέλυφος. Οι φυσικές πηγές ήχου περιλαμβάνουν το θρόισμα των φύλλων και το τραγούδι των πουλιών, το μουρμουρητό μιας πηγής, τη βροντή κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, το κελάηδισμα των ακρίδων και το τρίξιμο του χιονιού κάτω από τα πόδια - η απαρίθμηση των φυσικών πηγών ηχητικών κυμάτων είναι ατελείωτη.
Μηχανισμός ηχητικών κυμάτων
Οι ηχώ είναι ηχητικά κύματα που αναπηδούν από μια λεία επιφάνεια και φτάνουν στο αυτί. Για παράδειγμα, αν φωνάξεις σε μια σπηλιά, μπορείςένα κλάσμα του δευτερολέπτου αργότερα για να ακούσω τη φωνή σας να αναπηδά από τα τείχη της σπηλιάς και να επιστρέψετε. Έτσι λειτουργεί το θαλάσσιο κοχύλι. Τα καλύτερα παραδείγματα πηγών ήχου θα ήταν εκείνοι οι νεροχύτες που έχουν πολλούς άδειους θαλάμους. Είναι σαν δωμάτια σε ένα άδειο σπίτι. Οι τοίχοι κοντά στο νεροχύτη είναι λείοι, πράγμα που σημαίνει ότι οι ήχοι κοντά στο νεροχύτη, ακόμα και οι πιο ήσυχοι, επαναλαμβάνονται στους θαλάμους. Όλη η ηχώ - από ανθρώπους που μιλούν, μουσική ή φυσικούς ήχους - μετατρέπεται σε βρυχηθμό. Σε αυτό μπορεί να προστεθεί και ο χτύπος της καρδιάς, ο οποίος σηκώνεται και χτυπιέται από τον νεροχύτη. Το όμορφο αποτέλεσμα πολλών ηχών ακούγεται από τον ήχο του σερφ.
Μετατροπή ήχου
Όσο δυνατά και να φωνάξει ένας άνθρωπος, μετά από 100-200 μέτρα δεν θα τον ακούσει κανείς, παρά μόνο ότι θα φωνάξει στο τηλέφωνο. Η λέξη "τηλέφωνο" μεταφράζεται από τα ελληνικά ως "μακρινός ήχος". Κατά τη διάρκεια μιας τηλεφωνικής συνομιλίας, τα ηχητικά κύματα μετατρέπονται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Κατά τη λήψη, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία. Ένα τέτοιο ρεύμα μπορεί να ξεπεράσει κάθε απόσταση, διαδίδοντας στον αέρα σαν ηχητικά κύματα. Ένα μικρόφωνο είναι ενσωματωμένο στο ακουστικό, το οποίο αντιδρά στους κραδασμούς του αέρα που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας. Το μικρόφωνο μετατρέπει αυτές τις δονήσεις σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Διαδίδεται κατά μήκος των καλωδίων της τηλεφωνικής γραμμής και φτάνει στον συνδρομητή στην άλλη άκρη της γραμμής. Αλλά, δεδομένου ότι ένα άτομο δεν αισθάνεται δονήσεις εναλλασσόμενου ρεύματος, είναι απαραίτητο να τις μετατρέψει σε ηχητικές δονήσεις που μπορούν να ακουστούν. Αυτή η λειτουργία εκτελείται από ένα μικρό ηχείο ενσωματωμένο στο ακουστικό. Τα ηλεκτρικά κύματα επηρεάζουν το μαγνητικό πεδίο,αλλάζοντας τη δύναμή του. Αυτό προκαλεί τη δόνηση της μεμβράνης, παράγοντας ηχητικά κύματα που προσδιορίζονται ως η φωνή του καλούντος.
Τι κύματα ακούει ένας άνθρωπος;
Μόνο τα κύματα που μπορούν να ακουστούν από τον άνθρωπο ονομάζονται ηχητικά κύματα.
Ο ήχος είναι μηχανικά κύματα ενός συγκεκριμένου εύρους που μπορεί να διακρίνει ένα άτομο. Μελέτες δείχνουν ότι τα ανθρώπινα όργανα ακοής λαμβάνουν κύματα στην περιοχή από 16 Hz έως 20.000 Hz. Εκτός από αυτά, υπάρχουν κύματα των οποίων η συχνότητα είναι κάτω από 16 Hz (υπέρηχος) και πάνω από 20.000 Hz (υπερήχος). Αλλά δεν είναι εντός του εύρους ακρόασης και δεν γίνονται αισθητά από ένα άτομο.
Η εικόνα δείχνει το εύρος της ανθρώπινης ακοής.
Υπερήχος υπέρηχου
|_|_|_
0 16–20 20000 Hz
Οι άλλες συχνότητες διακρίνονται από μεμονωμένα ζώα ή έντομα, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών, των πεταλούδων, των σκύλων και των γατών, των νυχτερίδων, των δελφινιών.
Πώς να αναγνωρίσετε την πηγή ήχου; Πηγές είναι όλα τα είδη σωμάτων που δημιουργούν δονήσεις με συχνότητα ήχου (από 16 έως 20000 Hz)
Τεχνητές πηγές
Ό,τι δημιουργείται από τον άνθρωπο, και όχι από τη φύση, μπορεί να αποδοθεί σε τεχνητές πηγές ήχου, παραδείγματα: συντονισμός, κουδούνι, τραμ, ραδιόφωνο, υπολογιστής. Μπορείτε να πειραματιστείτε πώς δημιουργείται ένα ηχητικό κύμα. Για το πείραμα, χρειάζεστε έναν μεταλλικό χάρακα σφιγμένο σε μέγγενη. Εάν ενεργήσετε στον χάρακα, μπορείτε να παρατηρήσετε δονήσεις, αλλά δεν θα ακουστεί κανένας ήχος. Αλλά ταυτόχρονα, ένα μηχανικό κύμα σχηματίζεται κοντά στον χάρακα. Το εύρος δόνησης του χάρακα είναι κάτω από τη συχνότητα του ήχου, οπότε το άτομο δεν ακούει τον ήχο. Με βάση αυτή την εμπειρία, μια συσκευή που ονομάζεται πιρούνι συντονισμού εφευρέθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα.
Ο ήχος παράγεται μόνο όταν ένα σώμα δονείται σε συχνότητα ήχου. Τα κύματα πηγαίνουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Πρέπει να υπάρχει ένα μέσο μεταξύ του αυτιού και της πηγής ήχου. Μπορεί να είναι αέριο, υγρό, στερεή επιφάνεια, αλλά σίγουρα πρέπει να είναι σωματίδια που μεταδίδουν κύματα. Η μετάδοση των ηχητικών δονήσεων πραγματοποιείται μόνο όπου υπάρχει τέτοιο περιβάλλον. Αν δεν υπάρχει ουσία, δεν θα υπάρχει ήχος.
Απαιτούνται συνθήκες για τη λήψη ήχου
Για να δημιουργήσετε ένα ηχητικό κύμα πρέπει να:
- Πηγή.
- Τετάρτη.
- βοηθήματα ακοής.
- Συχνότητα 16-20000 Hz.
- Ένταση.
Η αντίληψη του ήχου είναι μια υποκειμενική διαδικασία, η οποία εξαρτάται από την κατάσταση του ακουστικού οργάνου και την ευημερία του ατόμου. Τα μικρόφωνα λειτουργούν με την ίδια αρχή με τα αυτιά, μόνο που αντί για τύμπανο, το μικρόφωνο περιέχει μια μικρή, λεπτή μεταλλική πλάκα συνδεδεμένη με έναν μαγνήτη. Καθώς η πίεση του αέρα στην πλάκα αλλάζει, οι μαγνήτες ταλαντεύονται και δημιουργούνται ηλεκτρικοί κραδασμοί.
Ακουστικά επιτεύγματα
Στο παρελθόν, οι άνθρωποι εξοικονομούσαν τον ήχο με διάφορους τρόπους: σε δίσκους βινυλίου, φωτογραφικά φιλμ ή ως μαγνητικά σωματίδια σε μαγνητική ταινία. Ο υπολογιστής ως πηγή ήχου αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με το τρέχον επίπεδο, διαβάζει τακτικά το επίπεδοτάση και αποθηκεύστε κάθε τιμή ως αριθμό. Σήμερα, σχεδόν όλοι οι υπολογιστές διαθέτουν κάρτα ήχου, η οποία σας επιτρέπει να ηχογραφείτε και να αναπαράγετε ηχητικά μηνύματα και μουσική από εξωτερικές συσκευές (μικρόφωνο, μαγνητόφωνο, CD) ή να επεξεργάζεστε ψηφιακά δεδομένα ήχου που έχουν εγγραφεί σε ψηφιακή πηγή ήχου, μέσα ενημέρωσης (σκληροί δίσκοι, Δίσκοι DVD, CD, Blu-ray) και εξαγωγή τους στα ηχεία.
Η ανάπτυξη της ψηφιακής τεχνολογίας δεν σταματά. Σε μόλις 100 χρόνια, η πρόοδος του ήχου έχει προχωρήσει από την εποχή της μηχανικής ηχογράφησης, από τα μουσικά κουτιά, στην εποχή της ψηφιακής εγγραφής. Οι εξελίξεις στην ακουστική είναι ήδη εκπληκτικές.
Επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να μεταφέρουν δεδομένα από υπολογιστή σε υπολογιστή χρησιμοποιώντας μόνο ήχο. Έχει δημιουργηθεί ένα ακουστικό νυστέρι ικανό να χωρίζει ακόμη και ένα κύτταρο, οι νανοτεχνολόγοι ήδη αναπτύσσουν έναν τρόπο επαναφόρτισης ενός κινητού τηλεφώνου με τη βοήθεια φωνής. Στο μέλλον, η ανθρωπότητα περιμένει απίστευτες ανακαλύψεις στις οποίες ο ήχος θα πάρει άμεσο μέρος.
