Tìm hiểu kiến thức tổng quát: ÂM THANH

Tìm hiểu kiến thức tổng quát: ÂM THANH

I Bản chất âm thanh

A.   Tần số

Tôi nhớ lại ngày 26 tháng 10 năm 1961, ông Diệm làm lễ kỷ niệm ngày đắc cử tổng thống. Nhân dịp này ban tổ chức đã mời một số quốc gia đem phi cơ đến biểu diễn. Các nước Mỹ, Úc… đem phi cơ tới bay quanh Sàigòn. Ngày ấy phi cơ phản lực còn quá mới mẻ đối với VN, nên lúc phi cơ phá tường âm thanh gây ra tiếng nổ thật lớn làm nhiều nhà có cửa kính bị vỡ mà chẳng hiểu tại sao. Trong một vài phim, chúng ta cũng được chứng kiến cảnh một cô ca sĩ khi cất giọng thật cao thì một cái ly để gần đấy bị vỡ. Tại sao vậy? Bài viết này sẽ giải thích các hiện tượng ấy.

Khi ta nói phát ra âm thanh; một sợi dây căng thật thẳng ta lấy tay bật cũng nghe được âm thanh và nếu dây trùng thì chẳng nghe thấy gì cả. Một mặt da căng (trống) khi đập vào cũng tạo ra âm thanh. Vậy âm thanh ở đâu ra? Theo thí dụ vừa nêu ra thì âm thanh là do sự rung động một vật làm áp suất thay đổi mà ra. Có người hỏi dây đàn rung nghe được âm thanh thì có lý chứ nói thì có rung gì đâu? Dạ thưa có nhưng mình không biết thôi. Trong họng có phần gọi là thanh quản nơi có những sợi giây nhỏ khi khí đi qua từ phổi sẽ rung động tạo ra âm thanh.

Bây giờ ta lại nhìn vào dây đàn, nhưng lưu ý với bạn đọc là đàn để chơi âm nhạc chứ không phải đàn bà hay đàn ông. Đàn guitar có dây to có dây nhỏ âm cho thanh khác nhau. Đó là vì sự rung động khác nhau gọi là tần số. Tần số là số lần rung trong 1 đơn vị thời gian, đối với âm học ta lấy 1 giây đồng hồ. Nếu tần số càng lớn thì âm thanh càng cao, hay nói một cách khác rung động nhiều lần trong một giây đồng hồ âm thanh cao. Như vậy giây âm trong thanh quản đàn bà rung nhanh hơn đàn ông? Đúng vậy sự cấu tạo dây thanh quản khác nhau, nên có người nói giọng thanh: có kẻ nói giọng trầm.

Nếu chỉ chú ý tới một dây đàn, ta cũng nhận thấy điều sau: khi không bấm dây cho một âm thanh trầm, nếu càng bấm xuống dưới âm thanh càng cao. Đó là vì khi minh bấm làm đoạn dây bị rung động ngắn đi. Tóm lại dây càng ngắn thì rung càng nhanh. Người xưa chẳng hiểu vật lý gì nhưng do kinh nghiệm đã tao ra độc huyền cầm (đàn một dây) đã áp dụng việc này. Có nhiều nhạc sĩ biểu diễn bằng cách để cả chục ly nước giống hệt đựng nước khác nhau, li thì nhiều nước, li thì ít. Khi anh ta gõ vào ly cho ra âm nhạc. Ly nhiều nước cho âm cao, ly ít nước cho âm trầm là do cùng một nguyên lý.

Trong vật lý, người ta dùng Hertz viết tắt Hz rút từ tên nhà bác học Đức Heinrich Hertz làm đơn vị để gọi tần số. 1 Hz là tần số một vật phát động 1 lần trong 1 giây. Người ta có thể nghe những âm thanh từ 20Hz đến 20KHz  (đọc là kilo Hertz , 1 KHz= 1000Hz,   vậy:

20 KHz=20000Hz). Những âm thanh dưới 20 Hz gọi là hạ âm, những âm thanh lớn hơn 20KHz gọi là siêu âm. Cả Hạ âm lẫn siêu âm người ta không nghe nổi. Có nhiều súc vật nghe được siêu âm như chó, cá heo, dơi…Vì thế các người cần tiếp túc với vật họ có một loại còi phát ra siêu âm làm các con vật đến hay đi tùy theo mệnh lệnh. Người đứng bên cạnh không nghe được.

Hiện tượng cộng hưởng.

Trước hết ta tìm hiểu sóng âm thanh như thế nào. Vì âm được truyền đi dưới dạng sóng, và giải thích đơn giản nhất ta tưởng tượng đến sóng nước. Tuy nhiên, ta chỉ nói tới các khai niệm phổ thông chứ không thể chứng minh bằng các phương trình vật lý được vì đây phải có trình dộ toán học cấp đại học. Nếu hai nguồn âm cùng tần số, chuyển động cùng chiều sẽ tạo ra hiện thượng giao thao cộng sóng, tức là làm âm thanh lớn hơn. Đây là trường hợp hai máy phát thanh cùng bài nói và hai máy cùng một phía đối với người nghe. Ngược lại, nếu hai nguồn phát âm cùng tần số ở hai chiều khác nhau thì ta có hiện tượng giao thoa trừ sóng. Đây là trường hợp người nghe ở phần giữa hai máy phát thanh. Lúc này tùy theo thời gian 1 chu kỳ, ngừơi nghe có thẻ nghe rất lớn, nhưng cũng có khi nghe rất nhỏ hay không nghe được gì cả.

Sóng AM & FM

Các sóng thông thường không thể truyền đi xa, nên trong vô thuyến điện, người ta phải dùng các tần số cao hơn 20KHz có thể đến Mega Hertz (1 MHz=1000000Hz) hay Gega Hertz (1GHz = 1000000000 Hz) gọi là AM hay FM. Ở đài phát thanh, người ta biến tiếng âm từ KHz thanh MHz hay GHz phát đi. Khi đến máy nghe người ta làm máy biến từ MHz hay GHz xuống lại KHz nên ta có thể nghe được. Thông thường sóng FM truyền xa hơn sóng AM, nên rất tốt trong việc truyền tin đi nơi xa.

(còn tiếp)