Акустика

Акустика (грекше akustіkos — естілетін, тыңдалатын) — физиканың ең төменгі жиіліктен (шартты түрде 0 Гц) ең жоғарғы жиілікке (1011—1013 Гц) дейінгі аралығын қамтитын серпімді тербелістер мен толқындарды және олардың затпен өзара әсерлесуі мен түрліше қолданылуын зерттейтін саласы.

Дыбыстың таралуы.

Тарихы

Акустика — өте ерте заманнан белгілі. Ол алғаш адам құлағы ести алатын дыбыс туралы ілім ретінде дамыды. Ертеде Пифагор (біздің заманымыздан бұрын VI ғасырда) естілетін дыбыс тонының биіктігі мен перненің не кернейдің (трубаның) арасындағы байланысты тапты. Аристотель (біздің заманымыздан бұрын 4 ғасырда) дыбыс шығаратын дененің ауаны қысатындығын, оны сирететіндігін, ал жаңғырық дыбыстың кедергіден кері қарай шағылу құбылысы екендігін түсіндіріп берді. Леонардо да Винчи (15—16 ғасырда) дыбыстың шағылуын зерттеді, дыбыс толқындарының таралуы дыбыс көздеріне тәуелсіз болатындығын (тәуелсіздік принципі) тұжырымдады. 17 ғасырдың аяғы мен 18 ғасырдың басында Г. Галилей дыбыс шығаратын денеде тербеліс пайда болатындығын және дыбыстың биіктігі оның жиілігіне, ал қарқыны дыбыс амплитудасына тәуелді екендігін тапты. Ауадағы дыбыс жылдамдығын алғаш рет француз физигі М. Мерсенн анықтаған. 17 ғасырдың аяғынан 20 ғасырдың басына дейін акустика механиканың бір бөлімі ретінде дамыды. Механикалық тербелістердің жалпы теориясы, дыбыс толқындарының (серпімді) белгілі бір ортада таралу және пайда болу заңдылықтары, дыбыстың негізгі сипаттамаларын (дыбыс қысымы, импульсі, энергиясы, дыбыстың таралу жылдамдығы т.б.) өлшеу әдістері Ньютон механикасына, Гуктің серпімділік теориясының негізгі заңына, Гюйгенстің толқындық қозғалыс принципіне (қазақша толқындар) негізделіп жасалды. Сөйтіп дыбыс толқындарының диапазоны кеңейіп, акустика инфрадыбыс (16 Гц-ке дейін) пен ультрадыбыс (20 кГц-тен жоғары) аймақтарын қамтыды. Ағылшын ғалымы Т.Юнг пен француз ғалымы О.Френель толқын интерференциясы мен дифракциясы теориясын, австриялық ғалым Х.Доплер дыбыс көзінің бақылаушымен салыстырғандағы қозғалуы кезіндегі толқын жиілігінің өзгеру заңын тұжырымдады (қазақша Доплер эффектісі). Күрделі тербеліс процесін қарапайым құраушыларға жіктеу әдісінің (Фурье әдісі) жасалуы дыбыс анализін және гармониялық құраушылардан күрделі дыбыс синтезін алудың негізі болды.

Доплер эффектісі диаграммасы.

Акустиканың жоғарыда баяндалған даму сатыларын Дж.У. Рәлей (Дж. Стретт) “Дыбыс теориясы” (1877—78 жылдары) деген еңбегінде қорытындылап берді.

Жаңа бағыт

20 ғасырдың 20 жылдары радиотехника мен радиохабар таратудың дамуына байланысты акустиканың жаңа даму сатысы басталды. Дыбыс сигналдарын электр-магниттік сигналдарға және керісінше түрлендірудің қажеттігі туды. Техникалық сұранысқа байланысты акустиканың қолданылатын жаңа бағыттары — әуедегі ұшақтың дыбыс локациясы, гидролокация және акустикалық навигация, жарылыстың түрін, орнын және уақытын анықтау, авиацияда, өнеркәсіпте, көлікте болатын шуды азайту т.б. мәселелер пайда болды. Осы проблемаларды шешу үшін дыбыстың пайда болу және жұтылу механизмін, күрделі жағдайларда дыбыс (мысалы: ультрадыбыс) толқындарының таралуын жете зерттеу керек болды. Әсіресе қарқыны күшті дыбыс толқындарының (мысалы: жарылыс толқындары) таралуы туралы мәселеге ерекше көңіл бөлінді. Бұл сызықтықемес акустиканың дамуына әсер етті. 20 ғасырдың ортасынан бастап ультрадыбысты (УД) зерттеудің маңызы зор болды. Дыбыстың көпатомды газдарда, кейіннен сұйықтарда қатты жұтылатындығы және дисперсиясы анықталғаннан кейін акустиканың жаңа бағыты — зат құрылымын ультрадыбыспен зерттеу (молекулалық акустика) әдісі пайда болды. Қуатты ультрадыбыс тек зерттеу құралы ғана емес, сондай-ақ затқа әсер ету құралына айналды. Бұл ультрадыбыстық технологияның дамуына негіз болды. 60—70 жылдары гипердыбысты (1 ГГц-тен жоғары) зерттеу нәтижесінде акустикалық электроника және акустикалық оптика салалары, сондай-ақ психофизиологиялық акустика жедел дамыды. Қазіргі акустиканың ауқымы кең және ол ғылымның көптеген салаларымен астасып жатады. Оның статистикалық акустика, қозғалатын орта акустикасы, кристалдар акустикасы, физикалық акустика, атмосфералық акустика, геоакустика, гидроакустика, электрлік акустика, архитектуралық акустика, құрылыс акустикасы, ультрадыбыс техникасы, биологиялық акустика т.б. сияқты салалары бар.

Дереккөздер

Қазақ энциклопедиясы I том Қазақстан балалар энциклопедиясы

Қосымша мәліметтер

• [1](қолжетпейтін сілтеме) — Акустика

Сыртқы сілтемелер

• Bigox.kz Акустика реферат (қазақша)