ध्वनि: Difference between revisions

भौतिकी में, ध्वनि एक [[ कंपन ]] है जो गैस, तरल या ठोस जैसे [[ संचरण माध्यम ]] के माध्यम से [[ ध्वनिक तरंग ]] के रूप में फैलता है। मानव [[ शरीर क्रिया विज्ञान ]] और [[ मनोविज्ञान ]] में, ध्वनि ऐसी तरंगों का "स्वागत" और मस्तिष्क द्वारा उनकी "धारणा" है।<ref>{{cite book |publisher=Western Electrical Company |title=Fundamentals of Telephone Communication Systems |date=1969 |page=2.1}}</ref> केवल ध्वनिक तरंगें जिनकी [[ आवृत्ति ]] लगभग 20 हर्ट्ज और 20 किलोहर्ट्ज़ के बीच होती है, [[ ऑडियो आवृत्ति ]] रेंज, मनुष्यों में एक श्रवण धारणा उत्पन्न करती है। वायुमंडलीय दबाव में हवा में, ये 17 मीटर (56 फीट) से 1.7 सेंटीमीटर (0.67 इंच) की [[ तरंग दैर्ध्य |तरंग दैर्ध्य]] के साथ ध्वनि तरंगों का प्रतिनिधित्व करते हैं।{{convert|||}}  {{convert||||sp=}}20 [[ kHz |kHz]] से ऊपर की ध्वनि तरंगों को [[ अल्ट्रासाउंड ]] के रूप में जाना जाता है और यह मनुष्यों के लिए श्रव्य नहीं हैं। 20 हर्ट्ज से कम की ध्वनि तरंगों को [[ इन्फ्रासाउंड ]] कहा जाता है। विभिन्न जानवरों की प्रजातियों में अलग-अलग [[ श्रवण सीमा ]] होती है।

ध्वनिकी अंतःविषय विज्ञान है जो कंपन, ध्वनि, अल्ट्रासाउंड और इन्फ्रासाउंड सहित गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में  [[Index.php?title=यांत्रिक तरंगों|यांत्रिक तरंग]] के अध्ययन से संबंधित है। एक वैज्ञानिक जो ध्वनिकी के क्षेत्र में काम करता है, वह एक ध्वनिक होता है, जबकि [[ ध्वनिक इंजीनियरिंग ]] के क्षेत्र में काम करने वाले व्यक्ति को ध्वनिक इंजीनियर कहा जा सकता है।<ref>ANSI S1.1-1994. American National Standard: Acoustic Terminology. Sec 3.03.</ref> दूसरी ओर, एक [[ ऑडियो इंजीनियर |ऑडियो इंजीनियर]] ध्वनि की रिकॉर्डिंग, हेरफेर, मिश्रण और पुनरुत्पादन से संबंधित है।

ध्वनि को (a) दबाव, तनाव, कण विस्थापन, कण वेग, आदि में दोलन, आंतरिक बलों (जैसे, लचीला या चिपचिपा) या इस तरह के प्रचारित दोलन का सुपरपोजिशन के साथ एक माध्यम में प्रचारित किया जाता है। (b),(a) में वर्णित दोलन द्वारा उत्पन्न श्रवण संवेदना<ref>[[ANSI/ASA S1.1-2013]]</ref> ध्वनि को हवा या अन्य लचीली मीडिया में तरंग गति के रूप में देखा जा सकता है, इस मामले में ध्वनि एक उत्तेजना है। ध्वनि को श्रवण तंत्र की उत्तेजना के रूप में भी देखा जा सकता है जिसके परिणामस्वरूप ध्वनि की धारणा होती है, इस मामले में ध्वनि एक भावना है।

[[File:23. Звучни вилушки.ogv|thumb|upright=1.2|<छोटा>आमतौर पर एक ही आवृत्ति पर दो ट्यूनिंग कांटे [[ ध्वनिक दोलन ]]ों का उपयोग करके प्रयोग करें। कांटे में से एक को रबरयुक्त मैलेट से मारा जा रहा है। यद्यपि केवल पहला [[ ट्यूनिंग कांटा ]] मारा गया है, दूसरा कांटा दूसरे कांटे से टकराकर हवा के दबाव और घनत्व में आवधिक परिवर्तन के कारण होने वाले दोलन के कारण स्पष्ट रूप से उत्साहित है, जिससे कांटे के बीच एक [[ ध्वनिक प्रतिध्वनि ]] पैदा होती है। हालांकि, अगर हम धातु के एक टुकड़े को एक शूल पर रखते हैं, तो हम देखते हैं कि प्रभाव कम हो जाता है, और उत्तेजना कम और कम स्पष्ट हो जाती है क्योंकि प्रतिध्वनि प्रभावी रूप से प्राप्त नहीं होती है।</छोटा>]]

ध्वनि हवा, पानी और [[ ठोस ]] जैसे माध्यम से अनुदैर्ध्य तरंगों के रूप में और ठोस में [[ अनुप्रस्थ तरंग ]] के रूप में भी फैल सकती है। ध्वनि तरंगें एक ध्वनि स्रोत द्वारा उत्पन्न होती हैं, जैसे स्टीरियो स्पीकर का वाइब्रेटिंग डायफ्राम (ध्वनिकी)। ध्वनि स्रोत आसपास के माध्यम में कंपन पैदा करता है। जैसे ही स्रोत माध्यम को कंपन करना जारी रखता है, कंपन [[ ध्वनि की गति ]] से स्रोत से दूर फैलती है, इस प्रकार ध्वनि तरंग का निर्माण होता है। स्रोत से एक निश्चित दूरी पर माध्यम का[[ दबाव ]],[[ वेग ]] और विस्थापन समय के साथ बदलता रहता है। एक पल में, अंतरिक्ष में दबाव, वेग और विस्थापन भिन्न होता है। ध्यान दें कि माध्यम के कण ध्वनि तरंग के साथ यात्रा नहीं करते हैं। यह एक ठोस के लिए सहज रूप से स्पष्ट है, और तरल और गैसों के लिए भी यही सच है (अर्थात, गैस या तरल में कणों के कंपन, कंपन को परिवहन करते हैं, जबकि समय के साथ कणों की औसत स्थिति नहीं बदलती है)। प्रसार के दौरान, तरंगों को माध्यम द्वारा परावर्तित, अपवर्तित या[[ क्षीणन ]]हो सकती हैं।<ref name="JHU">{{cite web |url=http://pages.jh.edu/~virtlab/ray/acoustic.htm |title=The Propagation of sound |access-date=26 June 2015 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20150430054640/http://pages.jh.edu/~virtlab/ray/acoustic.htm |archive-date=30 April 2015 }}</ref>ध्वनि प्रसार का व्यवहार आम तौर पर तीन चीजों से प्रभावित होता है:-

* माध्यम के [[ घनत्व |घनत्व]] और दबाव के बीच एक जटिल संबंध। तापमान से प्रभावित यह संबंध माध्यम के भीतर ध्वनि की गति को निर्धारित करता है।

* माध्यम की ही गति। यदि माध्यम चल रहा है, तो यह गति, गति की दिशा के आधार पर ध्वनि तरंग की पूर्ण गति को बढ़ा या घटा सकती है। उदाहरण के लिए, यदि ध्वनि और पवन एक ही दिशा में गति कर रहे हैं, तो हवा के माध्यम से चलने वाली ध्वनि के प्रसार की गति हवा की गति से बढ़ जाएगी। यदि ध्वनि और हवा विपरीत दिशाओं में चल रहे हैं, तो हवा की गति से ध्वनि तरंग की गति कम हो जाएगी।

* माध्यम की चिपचिपाहट। मध्यम चिपचिपाहट उस दर को निर्धारित करती है जिस पर ध्वनि क्षीण होती है। कई मीडिया, जैसे हवा या पानी के लिए, चिपचिपाहट के कारण क्षीणन नगण्य है।

जब ध्वनि किसी ऐसे माध्यम से गतिमान होती है जिसमें निरंतर भौतिक गुण नहीं होते हैं, तो इसे [[ अपवर्तित ]] किया जा सकता है (या तो फैलाया हुआ या केंद्रित)।<ref name="JHU" />

ध्वनि के रूप में व्याख्या किए जा सकने वाले यांत्रिक कंपन पदार्थ सभी अवस्थाओं में यात्रा कर सकते हैं: गैस, तरल पदार्थ, ठोस और [[ प्लाज्मा (भौतिकी) ]]। वह पदार्थ जो ध्वनि को सहारा देता है, माध्यम कहलाते है। ध्वनि निर्वात के माध्यम से यात्रा नहीं कर सकती है।<ref>[http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/space-environment/1-is-there-sound-in-space.html Is there sound in space?] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171016010300/http://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/space-environment/1-is-there-sound-in-space.html |date=2017-10-16 }} Northwestern University.</ref><ref>[http://curious.astro.cornell.edu/about-us/150-people-in-astronomy/space-exploration-and-astronauts/general-questions/918-can-you-hear-sounds-in-space-beginner Can you hear sounds in space? (Beginner)] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170618062312/http://curious.astro.cornell.edu/about-us/150-people-in-astronomy/space-exploration-and-astronauts/general-questions/918-can-you-hear-sounds-in-space-beginner |date=2017-06-18 }}. Cornell University.</ref>

 

===लहरें===

ध्वनि गैसों, प्लाज्मा और तरल पदार्थों के माध्यम से अनुदैर्ध्य तरंगों के रूप में प्रसारित होती है, जिसे [[ संपीड़न (भौतिक) |संपीड़न]] तरंगें भी कहा जाता है। इसे प्रचारित करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। हालांकि, ठोस पदार्थों के माध्यम से, इसे अनुदैर्ध्य तरंगों और अनुप्रस्थ तरंगों दोनों के रूप में प्रेषित किया जा सकता है। अनुदैर्ध्य ध्वनि तरंगें [[ यांत्रिक संतुलन | यांत्रिक संतुलन]] दबाव से वैकल्पिक दबाव विचलन की तरंगें हैं, जो संपीड़न और विरलन के स्थानीय क्षेत्रों का कारण बनती हैं, जबकि अनुप्रस्थ तरंगें (ठोस में) प्रसार की दिशा में समकोण पर बारी-बारी से कतरनी तनाव की तरंगें होती हैं।

  | caption1 = Longitudinal plane wave

  | caption2 = Transverse plane wave

  | footer = Longitudinal and transverse plane wave

हालाँकि, ध्वनि के प्रसारण से संबंधित कई जटिलताएँ हैं, स्वागत के बिंदु (यानी कान) पर, ध्वनि आसानी से दो सरल तत्वों में विभाजित होती है: दबाव और समय। ये मौलिक तत्व सभी ध्वनि तरंगों का आधार बनते हैं। उनका उपयोग, निरपेक्ष शब्दों में, हमारे द्वारा सुनी जाने वाली प्रत्येक ध्वनि का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है।

ध्वनि को पूरी तरह से समझने के लिए, एक जटिल तरंग जैसे कि इस पाठ के दाईं ओर एक नीली पृष्ठभूमि में दिखाया गया है, आमतौर पर इसके घटक भागों में विभाजित किया जाता है, जो विभिन्न ध्वनि तरंग आवृत्तियों (और शोर) का संयोजन होता है।<ref name="Handel, S. 1995">Handel, S. (1995). [https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=OywDx9pxCMYC&oi=fnd&pg=PA425&dq=%22Timbre+perception+and+auditory+object+identification%22&ots=P_6L53f1rX&sig=UF2k3GyEzCF1rOnDKHhgeA2MyJc Timbre perception and auditory object identification] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200110135929/https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=OywDx9pxCMYC&oi=fnd&pg=PA425&dq=%22Timbre+perception+and+auditory+object+identification%22&ots=P_6L53f1rX&sig=UF2k3GyEzCF1rOnDKHhgeA2MyJc |date=2020-01-10 }}. Hearing, 425–461.</ref><ref name="Kendall, R. A. 1986">Kendall, R.A. (1986). The role of acoustic signal partitions in listener categorization of musical phrases. Music Perception, 185–213.</ref><ref name="Matthews, M. 1999 pp. 79-88">Matthews, M. (1999). Introduction to timbre. In P.R. Cook (Ed.), Music, cognition, and computerized sound: An introduction to psychoacoustic (pp. 79–88). Cambridge, Massachusetts: The MIT press.</ref>ध्वनि तरंगों को अक्सर [[ हिलाना |साइनसॉइडल]] समतल तरंगों के संदर्भ में एक विवरण के लिए सरल बनाया जाता है, जो इन सामान्य गुणों की विशेषता है:-

मानव द्वारा बोधगम्य ध्वनि की आवृत्ति लगभग 20 हर्ट्ज़ से 20,000 हर्ट्ज़ तक होती है।[[ मानक तापमान और दबाव | मानक तापमान और दबाव]] पर हवा में, ध्वनि तरंगों की संगत तरंग दैर्ध्य {{convert|17|मीटर|फीट|abbr=on|sigfig=2}} {{convert|17|mm|in|abbr=on|sigfig=2}} 17 मीटर (56 फीट) से 17 मिमी (0.67 इंच) तक होती है। कभी-कभी गति और दिशा को एक वेग[[ वेक्टर (ज्यामितीय) | वेक्टर]] के रूप में जोड़ा जाता है, तरंग संख्या और दिशा को एक [[Index.php?title=तरंग वेक्टर|तरंग वेक्टर]] के रूप में संयोजित किया जाता है।

ध्वनि की गति उस माध्यम पर निर्भर करती है जिससे तरंगें गुजरती हैं, और यह सामग्री का एक मौलिक गुण है। ध्वनि की गति को मापने की दिशा में पहला महत्वपूर्ण प्रयास [[ आइजैक न्यूटन ]] द्वारा किया गया था। उनका मानना ​​​​था कि किसी विशेष पदार्थ में ध्वनि की गति उस पर अभिनय करने वाले दबाव के वर्गमूल के बराबर होती है, जो उसके घनत्व से विभाजित होती है:

यह बाद में गलत साबित हुआ और फ्रांसीसी गणितज्ञ [[ पियरे-साइमन लाप्लास |पियरे-साइमन लाप्लास]] ने इस सूत्र को सही करते हुए कहा कि ध्वनि यात्रा की घटना इज़ोटेर्मल नहीं है, जैसा कि न्यूटन ने माना था, लेकिन एडियाबेटिक प्रक्रिया। उन्होंने समीकरण में एक और कारक जोड़ा—गामा और गुणा

<math>\sqrt{\gamma}</math>

द्वारा

<math>\sqrt{p/\rho}</math>,

इस प्रकार समीकरण के साथ आ रहा है

<math>c = \sqrt{\gamma \cdot p/\rho}</math>.

तब से

<math>K = \gamma \cdot p</math>,

अंतिम समीकरण बन गया

<math>c = \sqrt{K/\rho}</math>,

जिसे न्यूटन-लाप्लास समीकरण के नाम से भी जाना जाता है। इस समीकरण में, K लचीला बल्क मापांक है, c ध्वनि का वेग है और <math>\rho</math> घनत्व है। इस प्रकार, ध्वनि की गति माध्यम के [[ थोक मापांक |थोक मापांक]] के घनत्व के [[ अनुपात |अनुपात]] के [[ वर्गमूल |वर्गमूल]] के समानुपाती होती है।

 

 

{{Sound measurements}}

ध्वनि दाब किसी दिए गए माध्यम में, औसत स्थानीय दबाव और ध्वनि तरंग में दबाव के बीच का अंतर है। इस अंतर का एक वर्ग (यानी, संतुलन दबाव से विचलन का एक वर्ग) आमतौर पर समय और/या स्थान के साथ औसत होता है, और इस औसत का वर्गमूल मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) मान प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय वायु में 1 [[ पास्कल (इकाई) ]] आरएमएस ध्वनि दबाव (94 डीबीएसपीएल) का अर्थ है कि ध्वनि तरंग में वास्तविक दबाव (1 एटीएम) के बीच दोलन करता है। <math>-\sqrt{2}</math> पा) और (1 एटीएम <math>+\sqrt{2}</math> Pa), यानी 101323.6 और 101326.4 Pa के बीच।

चूंकि मानव कान व्यापक रेंज के आयामों के साथ ध्वनियों का पता लगा सकता है, ध्वनि दबाव को अक्सर लॉगरिदमिक [[ डेसिबल ]] पैमाने पर एक स्तर के रूप में मापा जाता है। ध्वनि दबाव स्तर (एसपीएल) या एल_p की तरह परिभाषित किया गया है

:जहाँ p मूल-माध्य-वर्ग ध्वनि दाब है और <math>p_\mathrm{ref}</math> एक [[ संदर्भ ध्वनि दबाव ]] है। मानक [[ अमेरिकी राष्ट्रीय मानक संस्थान ]] ANSI S1.1-1994|S1.1-1994 में परिभाषित सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले संदर्भ ध्वनि दबाव, हवा में 20 माइक्रोपास्कल|μPa और पानी में 1 माइक्रोपास्कल|μPa हैं। एक निर्दिष्ट संदर्भ ध्वनि दबाव के बिना, डेसीबल में व्यक्त किया गया मान ध्वनि दबाव स्तर का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है।

चूंकि मानव कान में एक सपाट प्रतिक्रिया नहीं होती है, ध्वनि दबाव अक्सर आवृत्ति भारित होते हैं ताकि मापा स्तर कथित स्तरों से अधिक निकटता से मेल खाता हो। अंतर्राष्ट्रीय [[ इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन ]]आईईसी) ने कई भारोत्तोलन योजनाओं को परिभाषित किया है। शोर के लिए मानव कान की प्रतिक्रिया से मेल खाने के लिए ए-वेटिंग प्रयास और [[ ए-भार ]]ित ध्वनि दबाव स्तर को डीबीए लेबल किया जाता है। सी-वेटिंग का उपयोग पीक लेवल को मापने के लिए किया जाता है।

{{main|Psychoacoustics}}