Vlnění a optika

Zvuk

Zvukové vlny

Zvukové vlny jsou jedním ze zdrojů našich informací o okolním světě. Jejich vznikem, šířením a vnímáním sluchem se zabývá část fyziky nazývaná akustika.

V principu jsou zvukové vlny tvořeny periodickými změnami tlaku - jedná se tedy o podélné vlnění, které se může šířit v libovolném látkovém prostředí.

Vznik zvukových vln
http://elektronicka-hudba.telotone.cz/graphics/articles/o-zvuku/schema_vlneni.gif

Na takové změny tlaku je citlivý v určitém rozmezí frekvencí náš sluch, zpravidla je toto rozmezí uváděno od 16 Hz do 16 kHz (s věkem člověka se toto rozmezí zužuje).

Frekvence od do Druh zvuku
0 Hz 16 Hz infrazvuk
16 Hz 16 000  Hz zvuk slyšitelný lidským sluchem
16 000 Hz ultrazvuk

Infrazvuk může člověku při velkých intenzitách způsobovat fyziologické problémy - bolesti hlavy, závratě, nevolnost, může člověka i zabít.

Ultrazvuk je díky své krátké vlnové délce využíván k detekci poruch, vad v materiálech (defektoskopie), v medicíně k zobrazování vnitřních orgánů těla, ve vojenství jako zvuková obdoba radaru (sonar - toto zařízení lidstvo odkoukalo od netopýrů), v průmyslu k čištění součástek od jemných nečistot (ale i např. skel brýlí).

Intenzita zvuku

Rozsah intenzit zvuku, které je schopno lidské ucho zaznamenat, je omezen tzv. prahem slyšení (uvádí se intenzita 10-12 Wm-2) a tzv. prahem bolesti (1 Wm-2). Tento rozsah by byl zapsán poměrem 1: 1 000 000 000 000, což je velmi nepraktické pro běžné používání. Proto pro porovnání intenzit zvuku byla zvolena tzv. logaritmická stupnice a její jednotka bel (B - podle Alexandra Grahama Bella 1847 - 1922, amerického vynálezce, mj. telefonu) - díky ní je desetinásobný rozdíl intenzit vyjádřen rozdílem 1 B, stonásobný rozdílem 2 B, tisícinásobný rozdílem 3 B, ... Celý rozsah vnímání se tak redukuje do 12 belů. Opět praktické důvody vedly k tomu, že v praxi je použita menší jednotka dB = decibel (pak desetinásobný rozdíl intenzity odpovídá rozdílu 10 dB, stonásobný 20 dB, ...). 

Příklady intenzity zvuků vyjádřených v decibelech
Tabulka intenzit zvuku