ध्वनि की तीव्रता ऊर्जा की वह मात्रा है जो एक ध्वनि तरंग माध्यम के एक इकाई क्षेत्र के माध्यम से 1 सेकंड में स्थानांतरित होती है। तीव्रता ध्वनिक दबाव पर, तरंग की आवृत्ति पर निर्भर करती है। जैसा कि आप देख सकते हैं, कई अन्य अवधारणाएं तीव्रता से जुड़ी हुई हैं: एक ध्वनि तरंग, इसकी आवृत्ति, ध्वनिक दबाव, ध्वनि ऊर्जा का प्रवाह। तीव्रता क्या है यह समझने के लिए, हम इससे जुड़े प्रत्येक पद को विस्तार से तोड़ेंगे।
ध्वनि कैसी दिखाई देती है
कंपित शरीर से ध्वनि आ सकती है। माध्यम में अशांति पैदा करने और ध्वनिक तरंग उत्पन्न करने के लिए इसे काफी तेजी से कंपन करना चाहिए। हालांकि, इसकी घटना के लिए, एक और शर्त आवश्यक है: माध्यम लोचदार होना चाहिए। लोच संपीड़न या किसी अन्य प्रकार की विकृति का विरोध करने की क्षमता है (यदि हम ठोस के बारे में बात करते हैं)। हाँ, ठोस, तरल पदार्थ, गैस और वायु (विभिन्न गैसों के मिश्रण के रूप में) में लोच होती है, लेकिन अलग-अलग डिग्री तक।
लोच मूल्यघनत्व द्वारा निर्धारित। यह ज्ञात है कि ठोस माध्यम (लकड़ी, धातु, पृथ्वी की पपड़ी) तरल की तुलना में बहुत बेहतर ध्वनि का संचालन करते हैं। और अगर हम पानी और हवा की तुलना करें, तो दूसरे माध्यम में, ध्वनि तरंग सबसे खराब हो जाती है।
हवा और सघन मीडिया की लोच विभिन्न कारणों से होती है। तरल पदार्थ और ठोस में अंतर-आणविक संपर्क की ताकतें होती हैं। वे क्रिस्टल जाली में कणों को एक साथ रखते हैं, और ध्वनि तरंग के लिए इसके नोड्स के माध्यम से प्रचार करना बहुत आसान होता है।
वायु के अणु आपस में जुड़े नहीं होते, वे बड़ी दूरियों से अलग हो जाते हैं। कण निरंतर और अनिश्चित गति के साथ-साथ गुरुत्वाकर्षण के कारण नष्ट नहीं होते हैं। यह लंबे समय से देखा गया है: हवा जितनी अधिक दुर्लभ होती है (उदाहरण के लिए, वायुमंडल की ऊपरी परतों में), उतनी ही कम तीव्रता, ध्वनि की प्रबलता। चाँद पर पूरी तरह सन्नाटा है, इसलिए नहीं कि आवाज़ करने को कुछ नहीं है, बल्कि हवा की कमी के कारण है।
ध्वनि तरंग हवा में कैसे गमन करती है
हवा में ध्वनि (ध्वनिक) तरंग का प्रसार हमारे लिए सबसे बड़ी रुचि है। जब शरीर अपनी प्रारंभिक स्थिति से विचलित हो जाता है, तो यह पास की हवा को अपने एक तरफ संकुचित कर देता है। दूसरी ओर, माध्यम दुर्लभ है। अपनी मूल स्थिति में लौटकर, ध्वनि स्रोत दूसरी तरफ विचलित हो जाता है और वहां की हवा को संकुचित कर देता है। यह तब तक जारी रहता है जब तक शरीर हिलना बंद नहीं कर देता।
कण कैसे व्यवहार करते हैं? उनके अराजक आंदोलन में एक दोलन जोड़ा जाता है। अणुओं की निरंतर तापीय गति के विपरीत, कंपन गति की एक दिशा होती है। हवा की एक परत मेंजो पिंड के विक्षेपण की दिशा के लंबवत है, कण एक दूसरे को धक्का देने लगते हैं। वे ध्वनि स्रोत के साथ एक ही दिशा में चलते हैं। इस प्रकार, हवा की बारी-बारी से संपीड़न-दुर्लभ प्रतिक्रिया हवा की एक परत से दूसरी परत में प्रेषित होती है। यह ध्वनिक तरंग है। ध्वनि की तीव्रता एक ऐसा मान है जो तरंग की मुख्य विशेषताओं - आवृत्ति और लंबाई पर निर्भर करता है।
ध्वनि आवृत्ति
तरंग की आवृत्ति इस बात पर निर्भर करती है कि ध्वनि स्रोत कितनी तेजी से कंपन करता है। सभी शरीर अलग-अलग आवृत्तियों के साथ कंपन करते हैं, लेकिन हर आवृत्ति हमारी धारणा के लिए उपलब्ध नहीं होती है। जिन तरंगों को हम सुनते हैं उन्हें ध्वनि कहते हैं। एक ध्वनिक तरंग की आवृत्ति हर्ट्ज़ में मापी जाती है (1 हर्ट्ज़ 1 दोलन प्रति सेकंड के बराबर)।
संपीड़ित और विरल वायु की परतें वैकल्पिक। तरंग दैर्ध्य आसन्न परतों के बीच की दूरी के बराबर है जिसमें दबाव समान है। ध्वनि अनिश्चित काल तक नहीं चलती है क्योंकि दूरी बढ़ने पर तरंग कमजोर हो जाती है। यह कितनी दूर की यात्रा करता है यह ध्वनिक तरंग की लंबाई और आवृत्ति पर निर्भर करता है। ये मात्राएँ सीधे आनुपातिक हैं: उच्च-आवृत्ति तरंगें कम-आवृत्ति वाले की तुलना में छोटी होती हैं। हम उच्च आवृत्ति ध्वनियों के बारे में बात करते हैं क्योंकि उच्च, निम्न आवृत्ति तरंगें कम ध्वनि उत्पन्न करती हैं।
ध्वनि की तीव्रता का स्तर सीधे ध्वनिक कंपन और तरंग दैर्ध्य की आवृत्ति पर निर्भर करता है। तो, मच्छर की चीख़ 10 हज़ार हर्ट्ज़ की आवृत्ति के साथ लगती है और इसकी तरंग दैर्ध्य केवल 3.3 सेमी होती है। गाय की मूरिंग एक तीव्र ध्वनि है जिसे कम से कम 10 मीटर से सुना जा सकता है। इसकी आवृत्ति 30 हर्ट्ज़ है।
ध्वनिक दबाव
हर परत मेंध्वनि तरंग जिस वायु तक पहुँची है, दाब या तो ऊपर या नीचे बदलता है। वायुमंडलीय दबाव की तुलना में यह जिस मात्रा से बढ़ता है उसे ध्वनिक (ध्वनि) दबाव कहा जाता है।
हमारा कान आश्चर्यजनक रूप से संवेदनशील होता है। यह विश्वास करना कठिन है, लेकिन यह प्रति यूनिट क्षेत्र में एक ग्राम के 0.01 मिलियन के दबाव परिवर्तन के बीच अंतर करता है। सरसराहट बहुत कम दबाव बनाती है, यह 310-5 N/m2 के बराबर है। यह मान वायुमंडलीय दबाव से 31010 गुना कम है। यह पता चला है कि मानव श्रवण रासायनिक पैमानों की तुलना में अधिक सटीक है। फिजियोलॉजिस्ट ने कान की झिल्ली की लोच और सबसे शांत ध्वनि के दबाव का अध्ययन किया है। डेटा की तुलना करने के बाद, वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि कान की झिल्ली एक परमाणु के आकार से कम दूरी तक फैलती है।
ध्वनि की तीव्रता और ध्वनि के दबाव का सीधा संबंध है। जब शरीर कम आवृत्ति पर कंपन करता है, तो दबाव काफी बढ़ जाता है - ध्वनि तेज निकलती है। ध्वनि की तीव्रता (शक्ति) ध्वनिक दबाव के वर्ग के समानुपाती होती है।
ध्वनि ऊर्जा प्रवाह
विभिन्न आवृत्ति और तीव्रता की ध्वनियाँ ध्वनि ऊर्जा के प्रवाह से निर्धारित होती हैं। ध्वनि तरंग एक गेंद के रूप में सभी दिशाओं में फैलती है। लहर जितनी आगे जाती है, उतनी ही कमजोर होती जाती है। जो ऊर्जा वहन करती है वह एक बढ़ते हुए क्षेत्र में वितरित की जाती है - ध्वनि कम हो जाती है। ध्वनि ऊर्जा का वर्ग कंपन पिंड की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
ध्वनि ऊर्जा का प्रवाह वहन करने वाली गतिज ऊर्जा की मात्रा हैप्रति सेकंड एक सतह क्षेत्र में लहर। यह माध्यम की सतह को संदर्भित करता है, उदाहरण के लिए, लोचदार तरंग की दिशा में समकोण पर स्थित हवा की एक परत। ऊर्जा प्रवाह वाट (डब्ल्यू) में मापा जाता है।
ध्वनि की शक्ति
ध्वनि की शक्ति (तीव्रता) एक मात्रा है, जिसे खोजने के लिए आपको यह जानना होगा कि ऊर्जा का प्रवाह क्या है। इसका मान तरंग प्रसार के लंबवत सतह क्षेत्र से विभाजित किया जाना चाहिए (m2 में)।
ध्वनि की तीव्रता I अक्षर द्वारा इंगित की जाती है। (I0) का न्यूनतम मान 10-12 W/m2 है. तीव्रता जितनी अधिक होगी, ध्वनि उतनी ही तेज दिखाई देगी। ध्वनि और जोर की ताकत की निर्भरता अनुभवजन्य रूप से स्थापित की गई थी। यह देखा गया है कि जब तीव्रता 10 गुना बढ़ जाती है, तो आयतन 10 डेसिबल (डीबी) बढ़ जाता है, जब 100 गुना - 20 डीबी।
श्रव्य और अश्रव्य ध्वनियाँ
फिजियोलॉजी एक व्यक्ति को केवल कुछ सीमाओं के भीतर ही ध्वनि सुनने की अनुमति देती है। यदि शरीर 16-20 किलोहर्ट्ज़ (kHz) से अधिक और 16-20 हर्ट्ज़ से कम आवृत्ति पर कंपन करता है, तो हमारा कान इसे नहीं समझ पाएगा।
ध्वनि की आवृत्ति और तीव्रता आपस में संबंधित हैं। उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें बहुत कम ऊर्जा संचारित करती हैं। हमारे ईयरड्रम को कंपन करने के लिए ध्वनिक दबाव को पर्याप्त रूप से बदलना पर्याप्त नहीं है। ऐसी आवाज़ें सुनने की दहलीज से परे कही जाती हैं।
16 हजार हर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली तरंग को अल्ट्रासाउंड कहा जाता है। सबसे प्रसिद्ध जीवअल्ट्रासाउंड के साथ "बात" करें, ये डॉल्फ़िन और चमगादड़ हैं। इन्फ्रासाउंड, हालांकि हम इसे नहीं सुनते हैं, एक निश्चित तीव्रता (190-200 डीबी) पर मृत्यु हो सकती है, क्योंकि यह फुफ्फुसीय एल्वियोली में दबाव को बहुत अधिक बढ़ा देता है।
दिलचस्प बात यह है कि अलग-अलग आवृत्तियों पर जोर और ध्वनि की तीव्रता की निर्भरता अलग-अलग होती है। मध्यम आवृत्तियों (लगभग 1000 हर्ट्ज) पर, एक व्यक्ति केवल 0.6 डीबी की तीव्रता में परिवर्तन महसूस करता है। आवृत्ति स्तर सीमित करना एक पूरी तरह से अलग मामला है। उन पर, हम ध्वनि की तीव्रता में बदलाव को मुश्किल से 3 इकाइयों से अलग कर सकते हैं।
ध्वनियों का वर्गीकरण
ध्वनि की तीव्रता W/m2 में मापी जाती है, हालांकि, डेसिबल का उपयोग ध्वनियों की एक दूसरे के साथ और न्यूनतम स्तर की तीव्रता के साथ तुलना करने के लिए किया जाता है।
ध्वनि में विभाजित हैं:
- बहुत कमजोर (0-20 डीबी);
- कमजोर (21-40 डीबी);
- मध्यम (41-60 डीबी);
- ज़ोर (61-80 डीबी);
- बहुत जोर से (81-100 डीबी);
- बहरापन (100 डीबी से अधिक)।
आकृति अलग-अलग तीव्रता की सबसे सामान्य ध्वनियों के उदाहरण दिखाती है।
स्वीकार्य दरें
निरंतर शोर या जो लंबे समय तक बना रहता है उसे पृष्ठभूमि शोर कहा जाता है। एक अपार्टमेंट के लिए, 20-30 डीबी पृष्ठभूमि शोर का एक सामान्य स्तर है। यह एक व्यक्ति द्वारा मौन के रूप में माना जाता है। 40 डीबी की ध्वनियाँ भी स्वीकार्य हैं, लेकिन कार्यालयों और संस्थानों के लिए 60 डीबी की मात्रा स्वीकार्य है। 70 डीबी की मात्रा के साथ ध्वनियों के लंबे समय तक संपर्क में रहने सेकेंद्रीय तंत्रिका तंत्र के विकार। यह इतनी जोर से है कि सड़क "ध्वनि" करती है, और व्यस्त मार्गों पर शोर 85-90 डीबी तक पहुंच जाता है। 100 डीबी की ध्वनि सुनने की क्षमता को कम कर देती है और पूर्ण श्रवण हानि का कारण बन सकती है।
ध्वनि की तीव्रता एक ऐसा मान है जिसका अनुमेय मान सैनिटरी नियमों और विनियमों (SanPiN) में निर्धारित है। जिस समय के दौरान शोर वाले घरेलू उपकरणों को चालू करने, जोर से बात करने, मरम्मत करने आदि की अनुमति दी जाती है, वह शांति और शांति सुनिश्चित करने के कानून द्वारा निर्धारित की जाती है। इसे प्रत्येक क्षेत्र के लिए अलग से लिया जाता है। प्रत्येक क्षेत्र में समय भिन्न हो सकता है: कहीं दिन का समय सुबह 7:00 बजे शुरू होता है, और कहीं 9:00 बजे। उदाहरण के लिए, मॉस्को क्षेत्र में, सप्ताह के दिनों में 21:00 से 8:00 बजे तक और सप्ताहांत पर 22:00 से 10:00 बजे तक के अंतराल को रात में शांत माना जाता है। इसके अलावा, 13:00 से 15:00 बजे तक एक शांत समय होता है।
