موضوع: مدلسازی صوت و مدلهای شدت تراز صوت

موج چيست؟

براي انتقال انرژي از يک نقطه به نقطه ديگر، راههاي متفاوتي وجود دارد. در برخي راههاي انتقال انرژي؛ ماده حامل و منتقل کننده انرژي است. يکي از راههاي انتقال انرژي ، حرکت موجي است. در اين نوع انتقال، ماده منتقل نمي شود بلکه موج عامل انتقال انرژي است. در نتيجه موج عبارت است از يک تغيير شکل تناوبي که در محيط منتشر مي شود و انرژي را بدون انتقال ماده جابجا مي کند. انواع موج

بطور کلي امواج را به 2 دسته کلي تقسيم مي کنند: 1. امواج مکانيکي : آن دسته از امواجي هستند که فقط مي توانند در محيطهاي مادي منتشر شوند. اين محيط هاي مادي مانند طناب (يک بعدي)، يا سطح آب (دو بعدي) و يا جو زمين (سه بعدي) هستند. نمونه هايي از امواج مکانيکي ، امواج صوتي، امواج سطح آب و امواج زلزله مي باشد. براي پيدايش و انتشار اينگونه امواج، دو عامل اساسي لازم است : منبع انرژي توليد کننده موج و محيط قابل ارتعاش. 2. امواج الکترومانيتيک : امواجي هستند که به وسيله دو ميدان متناوب عمود بر هم الکتريکي و مغناطيسي توليد مي شوند. اين امواج مي توانند علاوه بر محيطهاي مادي که براي آنها شفاف باشد از خلأ نيز عبور کنند. نمونه اي از اين امواج، نور است که با سرعت [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image002.gif[/IMG] از خلأ عبور مي کند. امواج الکترومانيتيک، طيف گسترده اي دارند و شامل اشعه کيهاني، اشعه گاما، اشعه ايکس، اشعه ماوراي بنفش، نور، امواج زير قرمز، امواج گرمايي و امواج راديويي هستند. محيط قابل ارتعاش

محيط قابل ارتعاش عبارت است از محيطي که اگر تغيير شکلي در يک نقطه آن ايجاد شود، پس از آنکه آن عامل ايجاد تغيير شکل از بين رفت،آن نقطه بتواند به وضع اوليه خود برگردد و اين تغيير شکل را به نقاط ديگر منتقل کند. فنر، طناب و هوا نمونه هايي از محيطهاي قابل ارتعاش هستند. براي آنکه محيطي قابل ارتعاش باشد و بتواند تغيير شکلي را از يک نقطه به نقطه ديگرمنتقل کند بايد دو شرط زير را دارا باشد : 1. هر بخش کوچکي از آن که از وضعيت اوليه خود دور مي شود، نيروي برگرداننده اي مناسب با تغيير مکان و در خلاف جهت آن از اطراف بوجود آيد و بخواهد بخش تغيير شکل يافته را به وضع اوليه خود برگرداند. مشخص است جسمي که تحت تأثير اين نيرو قرار مي گيرد، حرکتي نوساني خواهد يافت. 2. هر بخش کوجکي از محيط، قابليت تبديل انرژي جنبشي به پتانسيل و برعکس را دارا باشد. چگونه موج در يک محيط منتشر مي شود؟

هنگاميکه يک منبع موج، با مصرف کردن انرژي،تغيير شکلي (موجي) در محيط ايجاد ميکند، اين تغيير شکل به اطراف انتشار مي يابد و انرژي منبع را با خود منتقل مي کند. انتشار اين موج داراي ويژگي هاي زير است : 1. در انتشار موج ماده منتقل نمي شود. اين موضوع بوسيله موجي که در فنر منتشر مي شود و يا قرار دادن جسم سبک بر روي آبي که در سطح آن موج انتشار مي يابد؛ تحقيق مي گردد. 2. انتشار در محيط آني نيست. روشن است که زماني طول مي کشد تا موج حاصل از يک منبع به نقاط ديگر برسد و در همان لحظه پيدايش موج، نقاط ديگر محيط مرتعش نخواهد شد. 3. در يک محيط همگن سرعت انتشار موج ثابت است. 4. سرعت انتشار موج در يک محيط، به جنس و حالت ماده و شريط فيزيکي بستگي دارد. براي نمونه سرعت صوت در گازها، مايعات و جامدات متفاوت است . 5. سرعت انتشار ارتعاش به ميزان انرژي و توان منبع و نيز دامنه ارتعاش و تواتر آن بستگي ندارد. بايد توجه داشته باشيم که سرعت انتقال انرژي با سرعت ذره اي که ارتعاش مي کند؛ متفاوت است. اقسام ديگر موج

امواج علاوه بر دو حالت کلي مکانيکي و الکترومانيتيک که داراي ماهيتي جداگانه هستند؛ به امواج طولي، عرضي، پيچشي، انتقالي،کروي، مسطح، ايستاده (ساکن) و پلاريزه طبقه بندي مي شوند. - امواج طولي : در اين امواج امتداد ارتعاش بر امتداد انتشار موج منطبق است. - امواج عرضي : امواجي هستند که در آنها امتداد ارتعاش بر امتداد انتشار موج عمود است. - در اين دو موج مسير هر ذره نوساني، خط مستقيم است. - امواج پيچشي : در اين امواج مسير هر ذره قوسي از يک دايره است که معادله تغيير مکان زاويه اي آن را مي توان به صورت ساده [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image004.gif[/IMG] نوشت. - امواج مسطح و کروي : مي توان امواج را بسته به محيطي که در آن منتشر مي شوند؛ به امواج يک بعدي، دو بعدي و سه بعدي طبقه بندي نمود. در طناب و فنر، موج در بعد طولي، در سطح آب موج در بعدهاي طول و عرض، و در فضا در سه امتداد متفاوت، انرژي منتشر مي کنند. اگر موج در فضا منتشر مي شود؛ نقاط مختلف فضا تحت تأثير انرژي امواج قرار مي گيرند. در اين صورت مجموعه نقاطي که در هر لحظه از زمان، موج به آنها مي رسد؛ همفاز بوده و اين نقاط روي سطوحي قرار دارند که به هر يک از آنها سطح موج مي گوييم. جهت انتشار هميشه بر سطح موج عمود است. خطي که عمود بر سطح موج است و جهت حرکت موج را نشان مي دهد، شعاع موج نام دارد. سطح موج به اشکال مختلف وجود دارد. اگر شعاعهاي موج موازي باشند و موج در يک محيط همگن منتشر شود؛ موج مسطح خواهد بود. چنانچه موج در يک نقطه توليد شده و در محيط سه بعدي همگن منتشر شود؛ شعاعهاي موج واگرا بوده و موج کروي خواهيم داشت. [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image006.gif[/IMG][IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image008.jpg[/IMG][IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image009.gif[/IMG] [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image011.gif[/IMG][IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image013.jpg[/IMG][IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image014.gif[/IMG] - امواج پلاريزه : در موج عرضي تعداد راستاهاي عمود بر انتشار موج نامحدود است. اما چنانچه ارتعاشات در يک راستاي ثابت صورت گيرد؛ بطوريکه راستاي ارتعاش و راستاي انتشار در يک صفحه ثابت باشد، موج را پلاريزه گويند. بايد توجه داشته باشيم که موج طولي نمي تواند پلاريزه شود زيرا راستاي انتشار و ارتعاش بر هم منطبق هستند و سطح تشکيل نمي دهند. - امواج انتقالي : اين امواج از منبع توليد مي شوند و در امتدادهاي مختلف در يک جهت حرکت مي کنند. وضعيت هر نقطه به نقاط مجاور خود منتقل مي شود..