Hanghullámok, ami hang. Hanghullám: képlet, tulajdonságok

A „hang” fogalma leginkább a „hullám” fogalmához kapcsolódik. Érdekes, hogy ez a fogalom, bár abszolút mindenki számára ismerős, sokak számára nehézséget okoz, amikor megpróbálják egyértelmű definíciót adni. Egyrészt a hullám olyasvalami, ami mozgáshoz kötődik, valami, ami a térben terjed, például a hullámok, amelyek körökben eltérnek a vízbe dobott kőtől. Azt viszont tudjuk, hogy a víz felszínén fekvő ág a közelbe dobott kőről aligha mozdul el a hullámok terjedésének irányába, hanem többnyire csak ringatni fog a vízen. Mi kerül át a térbe, amikor egy hullám terjed? Kiderül, hogy némi zavar átadódik a térben. A vízbe dobott kő fröccsenést okoz - a vízfelszín állapotának megváltozását, és ez a zavar a tározó egyik pontjáról a másikra felületi rezgések formájában továbbítódik. És így, hullám az állapotváltozások terében való mozgás folyamata.

Hanghullám(hangrezgések) egy anyag (például levegő) molekuláinak térben továbbított mechanikai rezgései. Képzeljük el, hogyan terjednek a hanghullámok az űrben. Bizonyos zavarok hatására (például hangszórókúp vagy gitárhúr rezgései miatt), amelyek a tér egy bizonyos pontján a levegő mozgását és rezgéseit idézik elő, ezen a helyen nyomásesés lép fel, mivel a levegő mozgás közben összenyomódik, ami túlnyomást eredményez, ami a környező levegőrétegeket nyomja. Ezek a rétegek összenyomódnak, ami viszont ismét túlnyomást hoz létre, ami hatással van a szomszédos levegőrétegekre. Tehát, mintha egy lánc mentén haladna, a tér kezdeti zavarása egyik pontból a másikba kerül. Ez a folyamat a hanghullám térben való terjedésének mechanizmusát írja le. A levegőben zavarokat (oszcillációt) keltő testet ún hangforrás.

A mindannyiunk számára ismerős fogalom: hang" csak az emberi hallókészülék által érzékelt hangrezgések halmazát jelenti. Később beszélünk arról, hogy az ember mely rezgéseket érzékeli és melyeket nem.

A hangrezgéseket, valamint általában minden rezgést, ahogy az a fizikából ismeretes, az amplitúdó (intenzitás), a frekvencia és a fázis jellemzi. A hangrezgések kapcsán nagyon fontos megemlíteni egy olyan jellemzőt, mint a terjedési sebesség. A rezgések terjedési sebessége általában attól függ, hogy milyen közegben terjednek a rezgések. Ezt a sebességet olyan tényezők befolyásolják, mint a közeg rugalmassága, sűrűsége és hőmérséklete. Például minél magasabb a közeg hőmérséklete, annál nagyobb a hangsebesség benne. Normál körülmények között (normál hőmérsékleten és nyomáson) a hang sebessége a levegőben körülbelül 330 m/s. Így az az idő, amely után a hallgató elkezdi érzékelni a hangrezgéseket, függ a hallgató hangforrástól való távolságától, valamint a hanghullám terjedési környezetének jellemzőitől. Fontos megjegyezni, hogy a hangterjedés sebessége szinte független a hangrezgések frekvenciájától. Ez többek között azt jelenti, hogy a hang pontosan abban a sorrendben érzékelhető, amelyben a forrás létrehozza. Ha ez nem így lenne, és az egyik frekvencia hangja gyorsabban terjedne, mint egy másik frekvencia hangja, akkor például zene helyett éles és hirtelen zajt hallanánk.

A hanghullámokat különféle jelenségek jellemzik, amelyek a hullámok térbeli terjedésével kapcsolatosak. Ezek közül felsoroljuk a legfontosabbakat.

Interferencia- a hangrezgések erősödése a tér egyes pontjain, máshol a rezgések gyengülése két vagy több hanghullám szuperpozíciója következtében. Ha egyszerre két forrásból hallunk különböző, de meglehetősen közeli frekvenciájú hangokat, akkor vagy mindkét hanghullám csúcsát, vagy az egyik hullám csúcsát és a másik hullámvölgyét kapjuk. Két hullám szuperpozíciója következtében a hang vagy felerősödik, vagy gyengül, amit a fül verésnek érzékel. Ezt a hatást időinterferenciának nevezik. Természetesen a valóságban az interferencia mechanizmus sokkal összetettebbnek bizonyul, de a lényege nem változik. Az ütemek előfordulásának hatását két zenei hang egyhangú hangolásakor használják (például gitár hangolásakor): a hangolást addig hajtják végre, amíg az ütemeket már nem érzik.

Egy hanghullám, amikor egy másik közeggel érintkező felületre esik, visszaverődhet a határfelületről, átjuthat egy másik közegbe, megváltoztathatja a mozgás irányát - megtörhet a határfelületről (ezt a jelenséget ún. fénytörés), felszívódik, vagy egyidejűleg hajtson végre többet a felsorolt ​​műveletek közül. Az abszorpció és a visszaverődés mértéke a felületen lévő közeg tulajdonságaitól függ.

A hanghullám energiáját a terjedése során a közeg elnyeli. Ezt a hatást ún hanghullámok elnyelése . Az abszorpciós hatás fennállása a közegben zajló hőcsere és intermolekuláris kölcsönhatás folyamatainak köszönhető. Fontos megjegyezni, hogy a hangenergia-elnyelés mértéke a közeg tulajdonságaitól (hőmérséklet, nyomás, sűrűség) és a hangrezgések frekvenciájától is függ: minél nagyobb a hangrezgések frekvenciája, annál szóródóbb a hanghullám. végigmegy az útján.

Nagyon fontos megemlíteni a jelenséget is hullámmozgás zárt térfogatban , melynek lényege a hanghullámok visszaverődése valamilyen zárt tér faláról. A hangrezgések visszaverődése nagymértékben befolyásolhatja a hang végső érzékelését - megváltoztathatja színét, telítettségét, mélységét. Így a zárt helyiségben elhelyezkedő forrásból érkező, a szoba falairól ismétlődően felütő és visszaverődő hangot a hallgató sajátos zümmögéssel kísért hangként érzékeli. Ezt a fajta zümmögést hívják visszaverődés(a latin „reverbero” szóból – „eldobni”). A visszhanghatást nagyon széles körben használják a hangfeldolgozásban, hogy a hangnak specifikus tulajdonságokat és hangszínezést adjon.

Az akadályok körüli hajlás képessége a hanghullámok másik kulcsfontosságú tulajdonsága, amelyet a tudomány nevez diffrakció. A hajlítás mértéke a hanghullám hossza (frekvenciája) és az útjában lévő akadály vagy lyuk mérete közötti összefüggéstől függ. Ha az akadály mérete jóval nagyobb, mint a hullámhossz, akkor a hanghullám visszaverődik róla. Ha kiderül, hogy az akadály mérete összemérhető a hullámhosszal, vagy kisebb annál, akkor a hanghullám diffrakcióba lép.

A hullámmozgással összefüggő másik hatás, amelyre nem szabad emlékezni, az a hatás rezonancia. Ez a következő. Valamelyik rezgő test által keltett, térben terjedő hanghullám a rezgési energiát átadhatja egy másik testnek ( rezonátor), amely ezt az energiát elnyeli, vibrálni kezd, sőt, maga is hangforrássá válik. Így az eredeti hanghullám felerősödik, és a hang hangosabbá válik. Megjegyzendő, hogy rezonancia esetén a hanghullám energiáját a rezonátor „lengésére” fordítják, ami ennek megfelelően befolyásolja a hang időtartamát.

Doppler effektus– egy másik érdekes hatás, a listánk utolsó, a hanghullámok térbeli terjedésével kapcsolatos. A hatás az, hogy a hullámhossz a hallgató sebességének a hullámforráshoz viszonyított változása szerint változik. Minél gyorsabban közelíti meg a hallgató (rögzítő érzékelő) a hullámforrást, annál rövidebb hullámhosszt regisztrál és fordítva.

Ezeket és más jelenségeket számos területen figyelembe veszik és széles körben használják, mint például az akusztika, a hangfeldolgozás és a radar.

A hang olyan hanghullámok, amelyek a levegő, más gázok, valamint a folyékony és szilárd közeg apró részecskéinek rezgését okozzák. Hang csak ott keletkezhet, ahol van anyag, függetlenül attól, hogy milyen halmazállapotban van. Vákuumos körülmények között, ahol nincs közeg, a hang nem terjed, mert nincsenek olyan részecskék, amelyek a hanghullámok elosztójaként működnének. Például az űrben. A hang módosítható, megváltoztatható, más energiaformákká alakítható. Így a rádióhullámokká vagy elektromos energiává alakított hang távolságokra továbbítható és információs médián rögzíthető.

Hanghullám

A tárgyak, testek mozgása szinte mindig ingadozást okoz a környezetben. Nem számít, hogy víz vagy levegő. Ennek során a közeg részecskéi is rezegni kezdenek, amelyre a test rezgései átadódnak. Hanghullámok keletkeznek. Ezenkívül a mozgásokat előre és hátrafelé hajtják végre, fokozatosan helyettesítve egymást. Ezért a hanghullám longitudinális. Soha nincs benne oldalirányú mozgás fel és le.

A hanghullámok jellemzői

Mint minden fizikai jelenségnek, ezeknek is megvannak a maguk mennyiségei, amelyek segítségével a tulajdonságok leírhatók. A hanghullámok fő jellemzői a frekvenciája és az amplitúdója. Az első érték azt mutatja, hány hullám keletkezik másodpercenként. A második határozza meg a hullám erősségét. Az alacsony frekvenciájú hangok alacsony frekvenciájúak, és fordítva. A hang frekvenciáját Hertzben mérik, és ha meghaladja a 20 000 Hz-et, akkor ultrahang történik. Rengeteg példa van a természetben és a minket körülvevő világban alacsony és magas frekvenciájú hangokra. A csalogány csiripelése, a mennydörgés dübörgése, a hegyi folyó zúgása és mások mind különböző hangfrekvenciák. A hullám amplitúdója közvetlenül attól függ, hogy milyen hangos a hang. A hangerő pedig a hangforrástól való távolság növekedésével csökken. Ennek megfelelően minél távolabb van a hullám az epicentrumtól, annál kisebb az amplitúdója. Más szóval, a hanghullám amplitúdója a hangforrástól való távolsággal csökken.

Hangsebesség

A hanghullámnak ez a mutatója közvetlenül függ annak a közegnek a természetétől, amelyben terjed. Itt mind a páratartalom, mind a levegő hőmérséklete jelentős szerepet játszik. Átlagos időjárási körülmények között a hangsebesség körülbelül 340 méter másodpercenként. A fizikában létezik olyan, hogy szuperszonikus sebesség, ami mindig nagyobb, mint a hangsebesség. Ez az a sebesség, amellyel a hanghullámok terjednek, amikor egy repülőgép mozog. A repülőgép szuperszonikus sebességgel mozog, és még az általa keltett hanghullámokat is túlszárnyalja. A repülőgép mögött fokozatosan növekvő nyomás hatására hanglökéshullám keletkezik. Az ilyen sebesség mértékegysége érdekes, és kevesen tudják. Machnak hívják. Mach 1 egyenlő a hangsebességgel. Ha egy hullám 2 Mach sebességgel halad, akkor kétszer olyan gyorsan halad, mint a hangsebesség.

Zajok

Az ember mindennapi életében állandó zaj van. A zajszintet decibelben mérik. Az autók mozgása, a szél, a lombsuhogás, az emberek hangjainak összefonódása és egyéb hangzajok mindennapi kísérőink. De az emberi halláselemző képes megszokni az ilyen zajokat. Vannak azonban olyan jelenségek is, amelyekkel még az emberi fül alkalmazkodóképessége sem tud megbirkózni. Például a 120 dB-t meghaladó zaj fájdalmat okozhat. A leghangosabb állat a kék bálna. Ha hangokat ad ki, több mint 800 kilométerre is hallható.

Visszhang

Hogyan jön létre a visszhang? Itt minden nagyon egyszerű. A hanghullám képes különböző felületekről visszaverődni: vízről, szikláról, falakról egy üres szobában. Ez a hullám visszatér hozzánk, így másodlagos hangot hallunk. Nem olyan tiszta, mint az eredeti, mert a hanghullám energiájának egy része az akadály felé haladva eloszlik.

Echolocation

A hangvisszaverődést különféle gyakorlati célokra használják. Például az echolocation. Azon alapul, hogy ultrahanghullámok segítségével meg lehet határozni azt a távolságot a tárgytól, amelyről ezek a hullámok visszaverődnek. A számításokat úgy végezzük, hogy mérjük azt az időt, amely alatt az ultrahang eljut egy adott helyre és visszatér. Sok állatnak megvan a képessége az echolokációra. Például a denevérek és a delfinek élelemkeresésre használják. Az echolocation újabb alkalmazást talált az orvostudományban. Az ultrahangos vizsgálatok során kép alakul ki az ember belső szerveiről. Ennek a módszernek az alapja, hogy az ultrahang a levegőtől eltérő közegbe jutva visszatér, így kép alakul ki.

Hanghullámok a zenében

Miért adnak ki bizonyos hangokat a hangszerek? Gitár pengetés, zongora pengetés, dobok és trombiták halk hangjai, a fuvola bájos vékony hangja. Mindezek és sok más hang a levegő rezgésének vagy más szóval hanghullámok megjelenésének köszönhetően keletkezik. De miért ilyen változatos a hangszerek hangzása? Kiderül, hogy ez több tényezőtől is függ. Az első a szerszám formája, a második az anyag, amelyből készült.

Nézzük meg ezt a vonós hangszerekkel példaként. A húrok megérintésekor hangforrássá válnak. Ennek eredményeként vibrálni kezdenek, és különböző hangokat küldenek a környezetbe. Bármely vonós hangszer halk hangzása a húr nagyobb vastagságából és hosszából, valamint feszültségének gyengeségéből adódik. És fordítva, minél szorosabban van megfeszítve a húr, minél vékonyabb és rövidebb, annál magasabb a játék eredményeként kapott hang.

Mikrofon művelet

A hanghullámok energiájának elektromos energiává történő átalakításán alapul. Ebben az esetben az áramerősség és a hang jellege közvetlenül függ. Bármely mikrofon belsejében van egy vékony fémlemez. Hanghatásnak kitéve rezgőmozgásokat kezd végrehajtani. A spirál, amelyhez a lemez kapcsolódik, szintén vibrál, ami elektromos áramot eredményez. Miért jelenik meg? Ennek az az oka, hogy a mikrofonba beépített mágnesek is vannak. Amikor a spirál a pólusai között oszcillál, elektromos áram keletkezik, amely a spirál mentén, majd egy hangoszlopba (hangszóróba) vagy az információs adathordozóra (kazetta, lemez, számítógép) rögzítő berendezésbe jut. Egyébként a telefon mikrofonja is hasonló felépítésű. De hogyan működnek a mikrofonok vezetékes és mobiltelefonokon? A kezdeti fázis számukra ugyanaz - az emberi hang hangja továbbítja rezgéseit a mikrofonlemezre, majd minden a fent leírt forgatókönyv szerint zajlik: egy spirál, amely mozgáskor két pólust lezár, áram keletkezik. Mi a következő lépés? Vezetékes telefonnál többé-kevésbé minden tiszta - akárcsak a mikrofonban, a hang elektromos árammá alakítva fut végig a vezetékeken. De mi a helyzet a mobiltelefonnal vagy például a walkie-talkie-val? Ezekben az esetekben a hang rádióhullám-energiává alakul, és eléri a műholdat. Ez minden.

Rezonancia jelenség

Néha olyan körülmények jönnek létre, amikor a fizikai test rezgésének amplitúdója meredeken megnő. Ez a kényszerrezgések frekvenciájának és az objektum (test) természetes rezgési frekvenciájának konvergenciája miatt következik be. A rezonancia lehet hasznos és káros is. Például ahhoz, hogy egy autót kihozzanak egy lyukból, beindítják és előre-hátra tolják, hogy rezonanciát keltsen és tehetetlenséget adjon az autónak. De előfordultak a rezonancia negatív következményei is. Például Szentpéterváron körülbelül száz éve egy híd omlott össze az egyhangúan menetelő katonák alatt.

Hang (hanghullám ) – ez egy rugalmas hullám, amelyet az emberek és állatok hallószerve érzékel. Más szavakkal, A hang egy rugalmas közeg sűrűségének (vagy nyomásának) ingadozásának terjedése, amely akkor keletkezik, amikor a közeg részecskéi kölcsönhatásba lépnek egymással.

A légkör (levegő) az egyik rugalmas közeg. A hang levegőben való terjedése megfelel az akusztikus hullámok ideális gázokban való terjedésének általános törvényeinek, és a levegő sűrűségének, nyomásának, hőmérsékletének és páratartalmának változékonyságából adódó sajátosságai is vannak. A hang sebességét a közeg tulajdonságai határozzák meg, és a rugalmas hullám sebességére vonatkozó képletek segítségével számítják ki.

Vannak mesterséges és természetes források hang. A mesterséges sugárzók a következők:

Szilárd testek rezgései (hangszerek húrjai és hangtáblái, hangszóró diffúzorok, telefonmembránok, piezoelektromos lemezek);

Levegőrezgés korlátozott térfogatban (orgonisípok, sípok);

Ütőhangszerek (zongorabillentyűk, csengő);

Elektromos áram (elektroakusztikus jelátalakítók).

A természetes források a következők:

Robbanás, összeomlás;

A levegő áramlása az akadályok körül (épület sarkát fújja a szél, tengeri hullámok gerincét).

Vannak mesterséges és természetes is vevőkészülékek hang:

Elektroakusztikus jelátalakítók (mikrofon levegőben, hidrofon vízben, geofon a földkéregben) és egyéb eszközök;

Emberek és állatok hallókészülékei.

A hanghullámok terjedésekor bármilyen jellegű hullámra jellemző jelenségek lehetségesek:

Reflexió egy akadályról

Fénytörés két közeg határán,

Interferencia (kiegészítés),

Diffrakció (akadályok körüli hajlítás),

Diszperzió (a hang sebességének függése egy anyagban a hangfrekvenciától);

Abszorpció (a hang energiájának és intenzitásának csökkenése egy közegben a hangenergia hővé való visszafordíthatatlan átalakulása miatt).

1. Objektív hangjellemzők

Hangfrekvencia

Az emberek számára hallható hangok frekvenciája tól 16 Hz előtt 16-20 kHz . Rugalmas hullámok frekvenciával lent hallható tartomány hívott infrahang (beleértve az agyrázkódást is), vele magasabb frekvencia – ultrahang , és a legmagasabb frekvenciájú rugalmas hullámok hiperhang .

A hang teljes frekvenciatartománya három részre osztható (1. táblázat).

Zaj folytonos frekvenciák (vagy hullámhosszak) spektrummal rendelkezik az alacsony frekvenciájú hang tartományában (1., 2. táblázat). A szilárd spektrum azt jelenti, hogy a frekvenciák egy adott intervallumból tetszőleges értékűek lehetnek.

Zenei , vagy tonális , hangokat lineáris frekvenciaspektrummal rendelkeznek a középfrekvenciás és részben magas frekvenciájú hangok tartományában. A magas frekvenciájú hang fennmaradó része sípoló. A vonalspektrum azt jelenti, hogy a zenei frekvenciáknak csak szigorúan meghatározott (diszkrét) értékei vannak egy meghatározott intervallumból.

Ezenkívül a zenei frekvenciák intervallumát oktávokra osztják. Oktáv – ez az a frekvenciaintervallum, amely két határérték közé záródik, amelyek közül a felső kétszer akkora, mint az alsó(3. táblázat)

Gáznemű, folyékony és szilárd közegben előforduló, amelyet az emberi hallószervekhez érve hangként érzékel. Ezeknek a hullámoknak a frekvenciája másodpercenként 20-20 000 rezgés között van. Mutassuk be a hanghullám képleteit, és vizsgáljuk meg részletesebben a tulajdonságait.

Miért jelenik meg hanghullám?

Sokan kíváncsiak, mi az a hanghullám. A hang természete abban rejlik, hogy egy rugalmas közegben zavar keletkezik. Például, ha egy bizonyos mennyiségű levegőben nyomászavar lép fel kompresszió formájában, ez a terület hajlamos a térben terjedni. Ez a folyamat a levegő összenyomódását okozza a forrás melletti területeken, amelyek szintén hajlamosak kitágulni. Ez a folyamat a tér egyre nagyobb részét fedi le, amíg el nem jut valamilyen vevőkészülékhez, például az emberi fülhöz.

A hanghullámok általános jellemzői

Nézzük meg azokat a kérdéseket, hogy mi a hanghullám, és hogyan érzékeli az emberi fül. A hanghullám hosszirányú, amikor a fül kagylójába kerül, bizonyos frekvenciájú és amplitúdójú dobhártya rezgéseket okoz. Elképzelheti ezeket az ingadozásokat a membrán melletti levegő mikrotérfogatának periodikus nyomásváltozásaiként is. Először a normál légköri nyomáshoz képest növekszik, majd a harmonikus mozgás matematikai törvényeinek engedelmeskedve csökken. A légkompresszió változásának amplitúdója, vagyis a légköri nyomású hanghullám által létrehozott maximális vagy minimális nyomás különbsége magának a hanghullámnak az amplitúdójával arányos.

Számos fizikai kísérlet kimutatta, hogy az emberi fül által érzékelhető maximális nyomás 2800 µN/cm 2 . Összehasonlításképpen tegyük fel, hogy a földfelszín közelében a légköri nyomás 10 millió μN/cm2. Figyelembe véve a nyomás és a rezgések amplitúdójának arányosságát, azt mondhatjuk, hogy ez utóbbi érték még a legerősebb hullámok esetén is jelentéktelen. Ha a hanghullám hosszáról beszélünk, akkor 1000 rezgés/másodperc frekvencia esetén ez a centiméter ezredrésze.

A leggyengébb hangok 0,001 μN/cm 2 nagyságrendű nyomásingadozást hoznak létre, a hullámoszcilláció megfelelő amplitúdója 1000 Hz-es frekvenciánál 10 -9 cm, míg a levegőmolekulák átlagos átmérője 10 -8 cm, azaz az emberi fül rendkívül érzékeny szerv.

Hanghullám intenzitás fogalma

Geometriai szempontból a hanghullám egy bizonyos alakú rezgést jelent, de fizikai szempontból a hanghullámok fő tulajdonsága az energiaátviteli képesség. A hullámenergia-átvitel legfontosabb példája a Nap, amelynek kibocsátott elektromágneses hullámai energiával látják el egész bolygónkat.

A hanghullám intenzitását a fizikában a hullám által a hullám terjedésére merőleges egységnyi felületen egységnyi idő alatt átvitt energia mennyiségeként határozzuk meg. Röviden, a hullám intenzitása az egységnyi területen átvitt ereje.

A hanghullámok erősségét általában decibelben mérik, amely logaritmikus skálán alapul, amely kényelmes az eredmények gyakorlati elemzéséhez.

Különböző hangok intenzitása

A következő, decibelben megadott skála képet ad a különféle jelentésekről és az általuk okozott érzésekről:

• a kellemetlen és kellemetlen érzések küszöbe 120 decibelnél (dB) kezdődik;
• egy szegecsező kalapács 95 dB zajt kelt;
• nagy sebességű vonat - 90 dB;
• nagy forgalmú utca - 70 dB;
• az emberek közötti normál beszélgetés hangereje 65 dB;
• egy modern autó, amely mérsékelt sebességgel halad, 50 dB zajszintet hoz létre;
• átlagos rádió hangerő - 40 dB;
• csendes beszélgetés - 20 dB;
• fa lombozat zaja - 10 dB;
• Az emberi hangérzékenység minimális küszöbértéke közel 0 dB.

Az emberi fül érzékenysége a hangfrekvenciától függ, és 2000-3000 Hz frekvenciájú hanghullámok esetén maximális. Ebben a frekvenciatartományban az emberi érzékenység alsó küszöbe 10-5 dB. A megadott intervallumnál magasabb és alacsonyabb frekvenciák az alsó érzékenységi küszöb növekedéséhez vezetnek oly módon, hogy a 20 Hz-hez és a 20 000 Hz-hez közeli frekvenciákat csak néhány tíz dB intenzitással hallja az ember.

Ami az intenzitás felső küszöbét illeti, amely után a hang kényelmetlenséget, sőt fájdalmat is okoz az embernek, azt kell mondani, hogy gyakorlatilag független a frekvenciától, és 110-130 dB tartományba esik.

A hanghullám geometriai jellemzői

A valódi hanghullám a longitudinális hullámok összetett oszcilláló csomagja, amely egyszerű harmonikus rezgésekre bontható. Minden egyes ilyen rezgést geometriai szempontból a következő jellemzők írnak le:

1. Az amplitúdó a hullám egyes szakaszainak maximális eltérése az egyensúlyi állapottól. Erre a mennyiségre az A jelölést alkalmazzák.
2. Időszak. Ez az az idő, amely alatt egy egyszerű hullám befejezi teljes oszcillációját. Ezen idő elteltével a hullám minden pontja elkezdi megismételni rezgési folyamatát. Az időszakot általában T betűvel jelölik, és az SI rendszerben másodpercben mérik.
3. Frekvencia. Ez egy fizikai mennyiség, amely megmutatja, hogy egy adott hullám hány oszcillációt okoz másodpercenként. Vagyis jelentésében a korszakra fordított mennyiség. Kijelölése f. Egy hanghullám frekvenciájánál a perióduson keresztüli meghatározásának képlete a következő: f = 1/T.
4. A hullámhossz az a távolság, amelyet egy rezgési periódus alatt megtesz. Geometriailag a hullámhossz a szinuszgörbe két legközelebbi maximuma vagy két legközelebbi minimuma közötti távolság. A hanghullám oszcillációs hossza a légkompresszió legközelebbi területei vagy a legközelebbi ritkulási helyei közötti távolság abban a térben, ahol a hullám mozog. Általában a görög λ betűvel jelölik.
5. A hanghullám terjedési sebessége az a távolság, amelyen a hullám kompressziós vagy ritkító tartománya egységnyi idő alatt terjed. Ezt a mennyiséget v betűvel jelöljük. A hanghullám sebességére a képlet a következő: v = λ*f.

A tiszta hanghullám, vagyis az állandó tisztaságú hullám geometriája megfelel a szinuszos törvénynek. Általános esetben a hanghullám képlete a következő: y = A*sin(ωt), ahol y a hullám adott pontjának koordinátaértéke, t az idő, ω = 2*pi*f a rezgések ciklikus frekvenciája.

Időszakos hang

Számos hangforrás tekinthető periodikusnak, például a hangszerek hangja, mint a gitár, zongora, furulya, de a természetben nagy számban előfordulnak olyan hangok is, amelyek periodikusak, vagyis a hangrezgések megváltoztatják a frekvenciáját, ill. alak a térben. Technikailag ezt a hangtípust zajnak nevezik. Az időszakos hangzás élénk példái a városi zaj, a tengeri zaj, az ütőhangszerek, például a dob hangjai és mások.

Hanghullám-terjedési közeg

Ellentétben az elektromágneses sugárzással, amelynek fotonjai nem igényelnek anyagi közeget a terjedéshez, a hang természete olyan, hogy terjedéséhez egy bizonyos közegre van szükség, vagyis a fizika törvényei szerint a hanghullámok nem terjedhetnek vákuumban.

A hang gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban terjedhet. A közegben terjedő hanghullám fő jellemzői a következők:

• a hullám lineárisan terjed;
• homogén közegben minden irányban egyformán terjed, vagyis a hang eltér a forrástól, ideális gömbfelületet alkotva.
• A hang amplitúdójától és frekvenciájától függetlenül hullámai adott közegben azonos sebességgel terjednek.

Hanghullámok sebessége különböző médiában

A hang terjedésének sebessége két fő tényezőtől függ: a közegtől, amelyben a hullám halad, és a hőmérséklettől. Általában a következő szabály érvényes: minél sűrűbb a közeg, és minél magasabb a hőmérséklete, annál gyorsabban mozog benne a hang.

Például egy hanghullám terjedési sebessége a Föld felszínéhez közeli levegőben 20 ℃ hőmérsékleten és 50%-os páratartalom mellett 1235 km/h vagy 343 m/s. Adott hőmérsékletű vízben a hang 4,5-szer gyorsabban mozog, azaz körülbelül 5735 km/h vagy 1600 m/s. Ami a hangsebesség levegőhőmérséklettől való függését illeti, a hőmérséklet minden Celsius-fokkal 0,6 m/s-mal növekszik.

Hangszín és hangszín

Ha egy húrt vagy fémlemezt hagyunk szabadon rezegni, az változó frekvenciájú hangokat ad ki. Nagyon ritkán találunk olyan testet, amely egy meghatározott frekvenciájú hangot ad ki, általában egy objektum hangjának frekvenciája van egy bizonyos intervallumban.

Egy hang hangszínét a benne lévő harmonikusok száma és azok intenzitása határozza meg. A hangszín szubjektív mennyiség, vagyis egy hangzó tárgy konkrét személy általi észlelése. A hangszínt általában a következő melléknevek jellemzik: magas, ragyogó, hangzatos, dallamos stb.

A hang olyan hangérzet, amely lehetővé teszi, hogy magasra vagy alacsonyra minősítsük. Ez az érték szintén szubjektív, és semmilyen műszerrel nem mérhető. A hang egy objektív mennyiséghez kapcsolódik - a hanghullám frekvenciájához, de nincs egyértelmű kapcsolat közöttük. Például egy állandó intenzitású egyfrekvenciás hang esetén a hangszín a frekvencia növekedésével növekszik. Ha a hang frekvenciája állandó marad és intenzitása nő, akkor a hangszín alacsonyabb lesz.

Hangforrások alakja

A test alakjának megfelelően, amely mechanikai rezgéseket hajt végre, és ezáltal hullámokat generál, három fő típusa van:

1. Pontforrás. Gömb alakú hanghullámokat hoz létre, amelyek gyorsan csillapodnak a forrástól való távolság függvényében (kb. 6 dB, ha a forrástól való távolság megkétszereződik).
2. Vonalforrás. Hengeres hullámokat hoz létre, amelyek intenzitása lassabban csökken, mint a pontforrásból (a forráshoz képest minden egyes távolság-növekedés esetén az intenzitás 3 dB-lel csökken).
3. Lapos vagy kétdimenziós forrás. Csak egy bizonyos irányú hullámot generál. Ilyen forrás például a hengerben mozgó dugattyú.

Elektronikus hangforrások

A hanghullám létrehozásához az elektronikus források speciális membránt (hangszórót) használnak, amely az elektromágneses indukció jelensége miatt mechanikai rezgéseket hajt végre. Ilyen források a következők:

• különféle lemezek lejátszói (CD, DVD és mások);
• kazettás magnók;
• rádiók;
• TV-k és mások.