Звуковые волны

Звук представляет собой движение молекул воздуха вызываемое колеблющимся физическим телом (например, струной гитары, камертоном или мембраной громкоговорителя). Воздушная среда совершенно необходима для распределения звука в пространстве; её возвратно - поступательные движения во время колебаний сопровождаются последовательными волнами сжатия и разрежения воздуха, которые распространяются в вакууме, в котором, стало быть всегда царит абсолютная тишина. Если нет отражателя или резонатора, звук распространяется главным образом в направлении колебаний физического тела.
Амплитуда звуковой волны определяет интенсивность звука. Чем больше молекулы воздуха отклоняются от их среднего положения, тем больше амплитуда волны.

От частоты звуковой волны зависит высота слышимого звука, т.е. будет ли данный звук восприниматься как высокий (если число колебаний в секунду велико) или (в противном случае) как низкий.

Эти две характеристики воспринимаемых звуков взаимосвязаны. Фактически звуки всегда кажутся более интенсивными, чем низкие, даже если их волны имеют одинаковую амплитуду.

Существует ещё одна психологическая характеристика звука, называемая тембром. Она зависит от гармонии основного звука. Гармоники возникают вследствие того, что колебания струны, как и любого другого предмета, включают её вибрацию не только по всей длине, но и в каждой из двух половин, в каждой третьей, четвертой или какой-либо другой её части, которые таким образом, добавляют частоты своих колебаний к основной частоте колебаний струны, по отношению к которой они будут кратными. Число и богатство гармоник разумеется, зависит от типа и качества музыкального инструмента, что и позволяет уху отличать один инструмент от другого. Даже если гармоники, присутсвующие в звуках трубы и скрипки, имеют одинаковую частоту и интенсивность, они заставляют эти инструменты звучать по-разному; да и скрипки в зависимости от того, сделаны ли они «конвейерным способом» или изготовлены Страдивариусом, имеют разный тембр звука.1.Достаточно,однако, с помощью фильтров освободиться от всех гармоник, и отличить звучание одного музыкального инструмента от другого будет невозможно.

Мозг воспринимает только часть тех событий в акустической среде, которые достигают периферических рецепторных приборов внутреннего уха. Возможности восприятия определяются разрешающей способностью рецепторов по времени и частоте, скоростью передачи по нервным путям, направленностью внимания. «Звуки и свет, - писал И.М.Сеченов,как ощущения суть продукты организации человека; но корни видимых нами форм и движений, равно как и слышимых нами модуляций звуков, лежат вне нас, в действительности» [39]. Человеческое ухо способно воспринять колебания в диапазоне 16-20000 Гц, но акустические колебания могут иметь как более низкие, так и более высокие частоты, которые составляют области не слышимых человеком ультраи инфразвуков. Это не колебательные процессы во внешней среде, которые человек не замечает, но которые могут оказывать весьма существенное влияние на различные биологические процессы. Разнообразные шумы природного и технологического происхождения часто содержат как слышимые звуковые частоты, так и инфраи ультразвуковые колебания: Вообще шумы являются постоянным фоном, сопровождающим действие и коммуникацию человека, тем компонентом среды, который оказывает огромное влияние на слух и работоспособность человека, но зачастую не замечаются или игнорируются им.