तरंगों की भौतिकी में पानी जैसी दैनिक तरंगों से लेकर प्रकाश तक, विभिन्न प्रकार की घटनाओं को शामिल किया गया है। ध्वनि और यहां तक कि उप-परमाणु स्तर पर, जहां तरंगें कणों के व्यवहार का वर्णन करती हैं जैसे इलेक्ट्रॉन। ये सभी तरंगें समान गुण प्रदर्शित करती हैं और उनमें समान प्रमुख विशेषताएं होती हैं जो उनके रूपों और व्यवहार का वर्णन करती हैं।
एक लहर के सबसे दिलचस्प गुणों में से एक "खड़ी लहर" बनाने की क्षमता है। ध्वनि तरंगों के परिचित शब्दों में उस अवधारणा के बारे में सीखने से आपको मदद मिलती है जब आप क्वांटम में इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं के बारे में सीखते हैं, तो कई संगीत वाद्ययंत्रों के संचालन को समझते हैं, साथ ही कुछ महत्वपूर्ण आधारभूत कार्य करते हैं यांत्रिकी
ध्वनि तरंगे
ध्वनि एक अनुदैर्ध्य तरंग है, जिसका अर्थ है कि तरंग उसी दिशा में बदलती है जैसे वह यात्रा करती है। ध्वनि के लिए, यह भिन्नता संपीडन की एक श्रृंखला (बढ़े हुए घनत्व के क्षेत्र) के रूप में आती है और जिस माध्यम से यह यात्रा करता है, जैसे हवा या ठोस. में रेयरफैक्शन (घनत्व में कमी के क्षेत्र) वस्तु
तथ्य यह है कि एक ध्वनि तरंग अनुदैर्ध्य है इसका मतलब है कि एक ही समय में कई "तरंगदैर्ध्य" मारने के बजाय संपीड़न और दुर्लभता आपके कानदंड को एक के बाद एक हिट करती है। प्रकाश, इसके विपरीत, एक अनुप्रस्थ तरंग है, इसलिए तरंग जिस दिशा में यात्रा करती है, उसके समकोण पर होती है।
ध्वनि तरंगें दोलनों द्वारा निर्मित होती हैं, चाहे ये आपके मुखर डोरियों से हों, a. के कंपन तार से हों गिटार (या संगीत वाद्ययंत्र के अन्य दोलन वाले हिस्से), एक ट्यूनिंग कांटा या व्यंजनों का ढेर दुर्घटनाग्रस्त हो जाना मंज़िल। ये सभी स्रोत अपने आस-पास की हवा में संपीडन और संबंधित विरलन बनाते हैं, और यह ध्वनि के रूप में यात्रा करता है (दबाव तरंगों की तीव्रता के आधार पर)।
इन दोलनों को किसी प्रकार के माध्यम से यात्रा करने की आवश्यकता होती है क्योंकि अन्यथा संपीड़न और विरलन क्षेत्र बनाने के लिए कुछ भी नहीं होगा, और इसलिए ध्वनि केवल एक सीमित गति से यात्रा करती है। हवा में ध्वनि की गति (20 डिग्री सेल्सियस पर) लगभग 344 मीटर/सेकेंड है, लेकिन यह वास्तव में ए. पर यात्रा करती है पानी में 1,483 मीटर/सेकेंड (20 सी पर) और 4,512 मीटर/सेकेंड की गति के साथ तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों में तेज दर स्टील।
अनुनाद क्या है?
कंपन और दोलनों में वह प्रवृत्ति होती है जिसे प्राकृतिक आवृत्ति के रूप में माना जा सकता है, या गुंजयमान आवृत्ति. यांत्रिक प्रणालियों में, अनुनाद ध्वनि या अन्य कंपनों के सुदृढीकरण का नाम है जो तब होता है जब आप वस्तु की गुंजयमान आवृत्ति पर एक आवधिक बल लागू करते हैं।
अनिवार्य रूप से, बल को प्राकृतिक आवृत्ति के साथ समय पर लागू करके जिस पर कोई वस्तु कंपन या दोलन करती है, आप कर सकते हैं गति को बढ़ाना या लम्बा करना - एक बच्चे को झूले पर धकेलने के बारे में सोचें और मौजूदा गति के साथ अपने धक्का को समय दें झूला
ध्वनि के लिए गुंजयमान आवृत्तियाँ मूल रूप से समान होती हैं। ट्यूनिंग कांटे के साथ एक क्लासिक प्रदर्शन अवधारणा को स्पष्ट रूप से दिखाता है: दो समान ट्यूनिंग कांटे ध्वनि बक्से से जुड़े होते हैं (जो अनिवार्य रूप से बढ़ते हैं ध्वनि उसी तरह से एक ध्वनिक गिटार का ध्वनि बॉक्स गिटार स्ट्रिंग के दोलन के लिए करता है), और उनमें से एक को रबर से मारा जाता है मैलेट यह अपने चारों ओर की हवा को कंपन करना शुरू कर देता है, और आप कांटे की प्राकृतिक आवृत्ति द्वारा उत्पन्न पिच को सुन सकते हैं।
लेकिन अगर आप उस कांटे को रोकते हैं जिसे आप हिलने से मारते हैं, तब भी आपको वही आवाज सुनाई देगी, बस दूसरे कांटे से आ रहा है. चूँकि दोनों काँटों में समान गुंजयमान आवृत्तियाँ होती हैं, इसलिए पहले कांटे के कारण हवा के कंपन के कारण होने वाली हवा की गति ने वास्तव में दूसरे को भी कंपन कर दिया।
किसी भी वस्तु के लिए विशिष्ट अनुनाद आवृत्ति उसके गुणों पर निर्भर करती है - उदाहरण के लिए, एक स्ट्रिंग के लिए, यह उसके तनाव, द्रव्यमान और लंबाई पर निर्भर करती है।
स्थायी ध्वनि तरंगें
ए स्टैंडिंग वेव पैटर्न तब होता है जब एक लहर दोलन करती है लेकिन चलती नहीं दिखती है। यह वास्तव में के कारण होता है superposition दो या दो से अधिक तरंगों की, जो अलग-अलग दिशाओं में यात्रा करती हैं लेकिन प्रत्येक की आवृत्ति समान होती है।
क्योंकि आवृत्ति समान है, तरंगों के शिखर पूरी तरह से पंक्तिबद्ध होते हैं, और रचनात्मक होता है व्यतिकरण - दूसरे शब्दों में, दो तरंगें एक साथ जुड़ जाती हैं और दोनों में से किसी एक से भी बड़ा विक्षोभ उत्पन्न करती हैं अपने दम पर। यह रचनात्मक हस्तक्षेप विनाशकारी हस्तक्षेप के साथ वैकल्पिक होता है - जहां दो तरंगें एक दूसरे को रद्द कर देती हैं - स्थायी तरंग पैटर्न उत्पन्न करने के लिए।
यदि हवा से भरे पाइप के पास एक निश्चित आवृत्ति की ध्वनि उत्पन्न होती है, तो पाइप में एक स्थायी ध्वनि तरंग बनाई जा सकती है। यह प्रतिध्वनि उत्पन्न करता है, जो मूल तरंग द्वारा उत्पन्न ध्वनि को बढ़ाता है। यह घटना कई संगीत वाद्ययंत्रों के कामकाज को रेखांकित करती है।
एक खुले पाइप में ध्वनि तरंगें
एक खुले पाइप के लिए (अर्थात, प्रत्येक तरफ खुले सिरों वाला एक पाइप), एक स्थायी तरंग बन सकती है यदि ध्वनि की तरंगदैर्घ्य एक होने की अनुमति देता है एंटीनोड किसी भी छोर पर। ए नोड एक खड़ी लहर पर एक बिंदु है जहां कोई गति नहीं होती है, इसलिए यह अपनी आराम की स्थिति में रहता है, जबकि एक एंटीनोड एक ऐसा बिंदु होता है जहां सबसे अधिक गति होती है (एक नोड के विपरीत)।
सबसे कम आवृत्ति वाली स्टैंडिंग वेव पैटर्न में पाइप के प्रत्येक खुले सिरे पर एक एंटीनोड होगा, जिसके बीच में एक नोड होगा। जिस आवृत्ति पर ऐसा होता है उसे मौलिक आवृत्ति या प्रथम हार्मोनिक कहा जाता है।
इस मौलिक आवृत्ति से जुड़ी तरंग दैर्ध्य है 2_L_, जहां लंबाई, ली, पाइप की लंबाई को संदर्भित करता है। स्थायी तरंगें मौलिक आवृत्ति की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर बनाई जा सकती हैं, और प्रत्येक गति में एक अतिरिक्त नोड जोड़ता है। उदाहरण के लिए, दूसरा हार्मोनिक दो नोड्स के साथ एक स्थायी तरंग है, तीसरे हार्मोनिक में तीन नोड हैं और इसी तरह।
जहां मौलिक आवृत्ति है एफ1, की आवृत्ति n_th हार्मोनिक _f. द्वारा दिया गया हैनहीं = एनएफ1, और इसकी तरंग दैर्ध्य है 2_L_ / नहीं, कहां है ली फिर से पाइप की लंबाई को संदर्भित करता है।
एक बंद पाइप में ध्वनि तरंगें
एक बंद पाइप वह है जहां एक छोर खुला है और दूसरा बंद है, और खुले पाइप की तरह, ये एक उपयुक्त आवृत्ति की ध्वनि के साथ एक स्थायी लहर बना सकते हैं। इस मामले में, जब भी तरंग दैर्ध्य पाइप के खुले सिरे पर एक एंटीनोड और बंद सिरे पर एक नोड की अनुमति देता है, तो एक स्थायी लहर हो सकती है।
एक बंद पाइप के लिए, सबसे कम आवृत्ति वाली स्थायी तरंग पैटर्न (मौलिक आवृत्ति या पहला हार्मोनिक) में केवल एक नोड और एक एंटीनोड होगा। लंबाई के साथ बंद पाइप के लिए लीमूल स्थायी तरंग तब उत्पन्न होती है जब तरंगदैर्घ्य 4_L_ होता है।
फिर से, मौलिक आवृत्ति की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर खड़ी तरंगें उत्पन्न हो सकती हैं, और इन्हें हार्मोनिक्स कहा जाता है। हालांकि, एक बंद पाइप के साथ केवल विषम हार्मोनिक्स संभव हैं, लेकिन उनमें से प्रत्येक अभी भी समान संख्या में नोड्स और एंटीनोड्स का उत्पादन करता है। की आवृत्ति n_th हार्मोनिक _f. हैनहीं = एनएफ1, कहां है एफ1 मौलिक आवृत्ति है और नहीं केवल विषम हो सकता है। की तरंग दैर्ध्य n_th हार्मोनिक 4_L. है / नहीं, फिर याद आ रहा है कि नहीं एक विषम पूर्णांक होना चाहिए।
खुले और बंद पाइप अनुनाद के अनुप्रयोग
आपके द्वारा सीखी गई अवधारणाओं के सबसे प्रसिद्ध अनुप्रयोग संगीत वाद्ययंत्र हैं, विशेष रूप से शहनाई, बांसुरी और सैक्सोफोन जैसे वुडविंड वाद्ययंत्र। बांसुरी एक खुले पाइप उपकरण का एक उदाहरण है, और इसलिए जब दोनों सिरों पर एक एंटीनोड होता है तो यह स्थायी तरंगें और अनुनाद उत्पन्न करता है।
शहनाई और सैक्सोफोन बंद पाइप उपकरणों के उदाहरण हैं, जो बंद छोर पर एक नोड होने पर प्रतिध्वनि उत्पन्न करते हैं (हालांकि यह मुखपत्र के कारण पूरी तरह से बंद नहीं है, ध्वनि तरंगें अभी भी प्रतिबिंबित होती हैं जैसे कि यह है) और खुले में एक एंटीनोड समाप्त।
बेशक, वास्तविक दुनिया के उपकरणों पर छेद मामलों को थोड़ा जटिल करते हैं। हालांकि, स्थिति को थोड़ा सरल करने के लिए, पाइप की "प्रभावी लंबाई" की गणना पहले खुले छेद या कुंजी की स्थिति के आधार पर की जा सकती है। अंत में, प्रारंभिक कंपन जो प्रतिध्वनि की ओर ले जाती है वह या तो एक कंपन ईख द्वारा या संगीतकार के होठों द्वारा मुखपत्र के खिलाफ उत्पन्न होती है।