РАДИОЧУК, № 1, 1925 г
Звуци и музика и предаването им по радиото
Това са въпросите, с които радиотехниката трябва да се занимава много често, и ние посвещаваме нашите разговори.
Звучащото тяло осцилира
Погледнете по-отблизо треперещата струна и ще видите, че очертанията й са станали по-малко ясни, а в средата е станала сякаш по-дебела. Външният вид на струната се промени от факта, че тяосцилира, трепти между две позиции 1 и 2 (виж фиг. 1). Вибрациите на струната са толкова бързи, че не можем да проследим отделните й движения, забелязваме само, че тя е някъде между позиции 1 и 2. Ако доближим края на хартиената лента до звучащата струна, ще забележим как лентата ще отскача от ударите на струната. Докато струната вибрира, вие чувате звука, спрете струната и звукът спира.
Фиг. 2. Записване на трептения на сондажното тяло;Zе огледало, прикрепено към сондажното тяло.
Докоснете с ръка голямата камбана, когато се бие, и ще видите, че и камбаната трепти, трепти. Поставете ръката си на гърдите и гърлото си, когато говорите, и ще откриете вибрациите, които идват с гласа ви и ще спрат, когато спрете. Така можем да направим общо заключение:когато някое тяло издава звук, то винаги е в трептящо движение.
Записване на звукови вибрации
Основни звукови характеристики
От всички криви на фиг. 3 най-простата е кривата на камертона (втората отгоре). Преди всичко ще се запознаем по-подробно с него. Графиките на вибрациите на камертона се получават много лесно, както следва. Нека вземем камертон, към един от краката на който ще прикрепим точка.По време на звученетона камертона, ние носим този съветвърху пушена чиния. На плочата получаваме вълнообразна извита линия, наречена "синусоида".
Тази крива може да ни каже много за колебанията. Обърнете внимание, че тази криваповтаряна определени интервали - вдлъбнатина следва гърбицата, а след това отново гърбица и т.н.
Казваме, че тази крива епериодична(повтаряща се). Така трябва да бъде, тъй като изобразява осцилаторно движение, което също е периодично (повтарящо се). От тази крива е лесно да се определи периодът, т.е. продължителността на едно пълно трептене на нашето звучащо тяло (камертон). Периодът на кривата за нас, както лесно се вижда от фигурата, е равен на разстоянието между две съседни гърбици или разстоянието между две съседни вдлъбнатини. Периодът на трептене на сондажното тяло, очевидно, ще бъде равен на времето, през което камертонът е записал един периодичен участък от нашата крива. За да направите това, вие също трябва да знаете относителната скорост на камертона по саждиста плоча. Оставете камертона да запише 24 периода от кривата върху плочата за ¹/5 секунда; тогава е лесно да разберем, че броят на трептенията или тяхната честота за нашия камертон е 24 x 5 = 120 за 1 секунда. Следователно: едно трептене ще се извърши за 1/120 от секундата, това е периодът на нашето трептене.
Една от най-важните характеристики (отличителни черти) на музикалния звук е неговата височина. Цигулката издава звуци по-високи от виолончелото, басът е по-нисък от тенора, звуците, издавани от същия музикален инструмент (струни на пиано) са някои по-високи, други по-ниски. Да вземем два камертона, издаващи звуци с различна височина, и да напишем графиките на техните трептения върху саждиста плоча; получаваме кривите, показани на фиг. 4. Горната крива се получава от подаване на камертоннисък звук, втората крива - от камертон с висок звук. В първия случай се получава крива с по-редки гърбици и вдлъбнатини, във втория - с по-чести. Следователно вторият камертон ще има по-висока честота и по-кратък период от първия. Високият звук има по-кратък период на трептене, но по-висока честота от ниския.
Височината на звука зависи от периода или честотата на трептене.
Фиг. 4. Записване на вибрации на камертони: отгоре - вибрации на камертон, даващи нисък звук, отдолу - даващи висок звук.
Нашето ухо има способността да чува звуци с всякаква височина. Има ограничение както за чуването на ниски, така и на високи ноти. Различните хора имат различни граници. Средно можем да чуем звуци с брой вибрации от 20 до 20 000 в секунда. За тези с изключителен слух тези граници са разширени от 16 до 40 000 вибрации в секунда.
Броят на трептенията на звуците със средна височина е от порядъка на стотици трептения в секунда. В природата звуци, които имат максимална височина (40 000 за 1 сек.) срещаме в писъка на комара; скърцането на прилеп е два пъти по-слабо.
Звуците, освен по височина, се различават по силата си. Можем да накараме една струна да звучи силно или слабо. Графиките на трептенията ще ни разкажат за силата на звука. Нека видим как ще се промени графиката на трептенията на камертона поради отслабването на неговия звук. Нека накараме камертона да звучи и да запишем последователно поредица от графики на неговите трептения (фиг. 5).
Фигура 5. Трептения с различна сила: 1 - трептения с голяма амплитуда (обхват), 2 и 3 - трептения с по-малка амплитуда.
Виждаме, че периодът в тези графики не се е променил - така трябваше да бъде, защото звукът на камертона не се промени по височина. Но в тези графики виждаме, че височината на гърбиците се е променила идълбочина на депресия. Силният звук има високи гърбици и дълбоки вдлъбнатини, но когато звукът отслабва, гърбиците и вдлъбнатините се изглаждат. Височината на гърбиците и дълбочината на вдлъбнатините зависят от големината на обхвата на сондажното тяло. Половината от обхвата се наричаамплитудатрептене (на фиг. 5 - височината на гърбиците и дълбочината на вдлъбнатините). По този начин амплитудата на трептенията се свързва със силата на звука: с усилването на звука амплитудата се увеличава, с отслабването намалява и, обратно,колкото по-голяма е амплитудата на трептенето, толкова по-силен е звукът; колкото по-малък е, толкова по-слаб е звукът.
1) Виж и статията на Н. Иснев „Стъпка по стъпка”, „Радиолюбител”, бр.3, 1924 г.