!دید کلی
*تصور شما از موج صوتی چیست؟
*فکر می‌کنید که ((صوت)) می‌تواند در ((خلا)) منتشر شود؟
*آیا پدیده‌هایی مانند ((پدیده تداخل|تداخل)) ، ((پدیده انعکاس|انعکاس)) و ... که در مورد صوت چگونه بررسی می‌گردند؟
*امواج صوتی جزو کدام گروه از ((مواج عرضی|امواج عرضی)) یا ((مواج طولی|طولی)) است؟
!موج صوتی چیست؟
فیزیک امواج صوتی ، ((امواج مکانیکی)) طولی هستند. این فیزیک امواج می‌توانند در ((جامدات)) ، ((مایعات)) و ((گازها)) منتشر شوند. ذرات مادی منتقل کننده این فیزیک امواج ، در راستای انتشار موج نوسان می‌کنند. فیزیک امواج مکانیکی طولی در گستره وسیعی از بسامدها به وجود می‌آیند و در این میان بسامدهای فیزیک امواج صوتی در محدوده‌ای قرار گرفته‌اند که می‌توانند گوش و ((مغز انسان)) را برای شنیدن تحریک کنند. این محدوده تقریبا از 20 هرتز تا حدود 20000 هرتز است و گستره شنیده شدنی نامیده می‌شود. فیزیک امواج مکانیکی طولی را که بسامدشان زیر گستره شنیده شدنی باشد ((امواج مادون صوت|امواج فرو صوتی)) ، و آنهایی که بسامدشان بالای این گستره باشد ، ((امواج ماورای صوت|امواج فراصوتی)) گویند.
!چشمه فیزیک امواج فروصوتی و فراصوتی
فیزیک امواج فروصوتی که با آنها سروکار داریم معمولا توسط چشمه‌های بزرگ تولید می‌شوند. ((موج زمین لرزه|امواج زمین لرزه‌ای)) از آن جمله‌اند. بسامدهای بالای مربوط به فیزیک امواج فراصوتی را می‌توان به وسیله ارتعاشات کشسان یک ((بلور کوارتز)) که بر اثر تشدید با یک ((میدان الکتریکی متناوب)) در بلور القا شده است ، ایجاد کرد. به این طریق می‌توان بسامدهای فراصوتی به بزرگی 6x10⁸ هرتز تولید کرد. ((طول موج)) متناظر با این بسامد در هوا در حدود 5x10^-5 سانتی‌متر است که همان حدود ((نور مرئی|طول موج نور مرئی)) است.
!((چشمه مواج صوتی|چشمه فیزیک امواج شنیده شدنی))
فیزیک امواج شنیده شدنی در ((تارهای مرتعش)) ((«بلندگو)) ، ((طبل))) ایجاد می‌شوند. همه این عناصر مرتعش به تناوب هوای پیرامون خود را در حرکت به طرف جلو ، فشرده و در حرکت به طرف عقب ، رقیق می‌کنند. هوا این آشفتگیها را به صورت ((موج)) از چشمه به خارج انتقال می‌دهد. این فیزیک امواج به هنگام وارد شدن در ((گوش)) ، احساس صوت را به وجود می‌آورند. موجهایی که تقریبا متناوب هستند و یا تعداد کمی از مولفه‌های تقریبی متناوب را شامل می‌شوند ، احساس خوشایندی به وجود می‌آورند (اگر شدت خیلی زیاد نباشد) ((صوات موسیقی|اصوات موسیقی)) از این جمله‌اند. صوتی که شکل موج آن متناوب نباشد ، به صورت ((نوفه)) شنیده می شود. نوفه را می‌توان بر هم نهشی از فیزیک امواج متناوب دانست که در آن تعداد مولفه‌ها خیلی زیاد است.
!یک آزمایش ساده
دو سر یک ((فولاد|سیم فولادی)) بطول یک متر و به قطر یک میلیمتر را که کشیده شده و به وسیله دو قطعه ((سنگ)) یا ((آهن)) محکم شده است ، در نظر می‌گیریم. حال اگر وسط سیم را به کناری کشیده و رها کنیم صدایی شنیده نمی‌شود ، در صورتی که ((نوسان ساده|ارتعاش)) آن کاملا به چشم دیده می‌شود. ولی اگر یک طرف سیم را به کنار یک لنگه در تخته‌ای متصل کنیم و آزمایش را دوباره انجام دهیم، صدای آن کاملا شنیده می‌شود ، با وجود آنکه ارتعاش آن مشهود نیست. علت این امر آن است که در دفعه اول هوای مجاور سیم بجای اینکه تراکم و انبساط پیدا کند، روی سیم لغزیده است و در مرتبه دوم هوای مجاور لنگه در ، مجال لغزیدن و رسیدن به کنار آن را قبل از تجدید ارتعاش نداشته است.
!امواج صوتی در جامدات و مایعات
همانطور که درون هوا ارتعاشات طولی توام با تراکم و ((انبساط)) منتشر می‌شود ، به همان طریق نیز ارتعاشات طولی توام با تراکم و انبساط در داخل مایعات و جامدات انتشار پیدا می‌کنند. اگر میله فلزی را برای لحظه کوتاهی در امتداد خودش کشیده و رها کنیم ، تراکم و انبساط در طول میله انتشار پیدا خواهد کرد و همین طور اگر نقطه‌ای از جسم جامد را مرتعش سازیم (بعنوان مثال با چکش به گوشه یک قطعه سنگ یا فلز بزنیم ) تراکم و انبساط به شکل سطوح کروی در تمام جسم مرتعش منتشر می شوند. مخصوصا نباید چنان کرد که انتشار تراکم و انبساط درون اجسام مختص به ارتعاشات شنیدنی است ، بلکه هر نوع ارتعاش با هر فرکانس ممکن است در آنها انتشار یابد. تنها فرقی که جامدات و مایعات در انتقال صوت با هوا و گاز دارند در زیاد بودن ((سرعت انتشار صوت)) در آنهاست.
!مشاهدات تجربی
*چیزی که در موقع انتشار صوت در هوا انتقال می‌یابد، هوا نیست. به دلیل اینکه صدای ((هواپیما)) از ابر و دود غلیظ عبور کرده و به ما می‌رسد. بدون آنکه ابر را پراکنده ساخته و با خود به طرف ما بیاورد.


*هوا در حین انتشار صوت جلو و عقب می‌رود. یعنی مرتعش می‌شود. برای مشاهده این امر کافی است یک قطعه ((فیلم عکاسی)) را بین دو انگشت گرفته و در مقابل آن با آواز بلند بخوانیم، در اینصورت حرکت رفت و آمد تند فیلم را به خوبی در محل اتصال انگشتان خود با فیلم حس می‌نماییم.


*عبور فیزیک امواج صوتی در هوا با کم و زیاد شدن فشار (انبساط و تراکم) همراه می‌باشد. در جدار لوله صوتی سوراخی درست کرده و سپس ((کاغذ|ورقه نازک کاغذی)) روی آن می‌چسبانیم و از خارج به این کاغذ ((پاندول)) سبک ساده از ((چوب آقطی)) آویزان نموده و لوله را بطور افقی نگاه به بالا و پایین رفتن می‌کند. اگر تنها هوا حرکت می‌کرد و اختلاف ((فشار)) در آن وجود نداشت پاندول رفت و آمد نمی‌کرد زیرا حرکت ارتعاشی هوای درون لوله موازی با سطح کاغذ بوده و ممکن نبود که تولید حرکت متناوب در ورقه کاغذ بنماید.


*در نتیجه وجود همین انبساط و تراکم ، در فیزیک امواج صوتی ، ((چگالی|اختلاف چگالی)) متناوب پیدا می شود. زیرا اگر تغییر فشار را در فیزیک امواج صوتی قبول کنیم لازم است که تغییر چگالی در آنها رانیز قبول کنیم. به کمک چندین پاندول که در طول لوله صوتی افقی بطریق فوق آویزان کرده‌ایم می‌توانیم ثابت کنیم که هنگام ایجاد صوت در لوله ، پاندولی که نزدیکتر به دهانه لوله است زودتر از پاندولهای دیگر به ارتعاش در می‌آید. پس وقتی قسمتی از هوای درون لوله در داخل آن به سمت انتهای آن حرکت کرده و قسمت دیگری از هوای درون لوله ساکن است، ناچار چگالی قسمتی که بین این دو قسمت متحرک و ساکن قرار دارد ، تغییر کرده است.
موضوع وجود اختلاف چگالی در هوای مرتعش عملا به تحقیق رسیده است و از تغییر چگالی هوا در موقع ارتعاش که باعث تغییر ضریب شکست می‌شود، استفاده کرد. و فیزیک امواج صوتی را به کمک ((تخلیه بار الکتریکی|جرقه الکتریکی عکسبرداری)) نموده‌اند.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((فیزیک امواج))
*((موج زمین لرزه))
*((امواج ساکن))
*((امواج مکانیکی))
*((تارهای مرتعش))
*((پدیده انعکاس))
*((پدیده تداخل))
*((پراش صوتی))
*((چشمه مواج صوتی))
*((صوت))
*((صوت موسیقی))
*((مواج طولی))
*((مواج عرضی))
*((نوسان ساده))