Sóng âm là gì? Lý thuyết và ứng dụng về sóng âm

Chu Văn An

Sóng âm thanh là gì?? Đây là kiến ​​thức quan trọng trong vật lý đại cương và có ảnh hưởng tới nhiều lĩnh vực, ngành nghề trong cuộc sống. Trong bài viết này, hãy cùng Vietchem.com tìm hiểu thông tin về sóng âm cũng như ứng dụng của chúng trong thực tế nhé!

1. Sóng âm là gì?

1.1. Khái niệm nào giúp bạn hiểu được sóng âm?

Trong môi trường rắn, lỏng và khí, sóng âm là sóng cơ lan truyền trong môi trường. Khi sóng âm đến tai người nghe sẽ làm màng nhĩ trong tai rung lên, từ đó tạo ra sự cảm nhận âm thanh. Điều đó có nghĩa là khi đó chúng ta có thể nghe thấy âm thanh phát ra với những đặc điểm riêng của nó.

Ảnh 1: Sóng âm là sóng cơ học giúp chúng ta nhận biết được âm thanh phát ra xung quanh mình

Trong môi trường lỏng và khí, sóng âm sẽ tồn tại và lan truyền dưới dạng sóng dọc. Trong môi trường rắn, sóng âm là sóng ngang. Sóng âm không thể truyền được trong môi trường chân không.

1.2. Đặc điểm của sóng âm là gì?

Sóng âm trong tự nhiên sẽ có những đặc điểm sau:

Tần số âm: Đây là mức âm thanh của từng loại sóng âm. Dải tần số âm thanh là đặc trưng của từng dao động tuần hoàn có tần số, tính bằng Hz. Tần số càng cao thì âm thanh càng cao; tần số càng thấp thì âm thanh càng thấp và sâu hơn.

Cường độ âm thanh: Năng lượng của sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích là cường độ âm đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một thời gian nhất định. Cường độ âm càng lớn thì âm thanh nghe được càng to và ngược lại.

Âm sắc: Mỗi nhạc cụ phát ra âm thanh với âm sắc khác nhau. Mặc dù chúng có cùng tần số và cường độ nhưng chúng ta vẫn có thể phân biệt được vì âm sắc của chúng hoàn toàn khác nhau.

1.3 Công thức tính

Công thức tính cường độ âm:

Trong đó I0 là cường độ âm đủ để nghe được, hay cường độ âm chuẩn. Khi đó, ta có thể tính L – mức cường độ âm theo công thức trên.

2. Có một số loại sóng âm

Ảnh 2: Hiện nay âm thanh được chia làm 4 loại chính

Hiện nay, phương pháp phân loại phổ biến nhất là chia sóng âm thành 4 loại như sau:

Có thể nghe được sóng âm: Gây ra cảm giác thính giác mà người bình thường có thể nghe được trong khoảng 16Hz – 20.000 Hz.

Sóng siêu âm: Không gây cảm giác thính giác, không thể nghe được ở người ở tần số lớn hơn 20.000Hz.

Hạ âm: Không gây cảm giác thính giác ở người, không thể nghe bình thường và có tần số dưới 16Hz.

Âm nhạc và tiếng ồn: Âm nhạc là âm thanh của các nốt Đồ, Rê, Mi thường được nhắc đến trong âm nhạc với những âm điệu và nhịp điệu nhất định. Tiếng ồn là những âm thanh không xác định được tần số như tiếng kèn, tiếng chuông, tiếng ồn…

3. Tìm hiểu về khả năng truyền âm trong các môi trường khác nhau

3.1. Về môi trường truyền âm thanh

Sóng âm không thể truyền được trong chân không; chúng chỉ di chuyển trong môi trường rắn, lỏng và khí. Âm thanh cũng không thể truyền qua các vật liệu cách âm như bông, len, xốp cách âm.

3.2. Tốc độ truyền sóng âm

Âm thanh được truyền trong môi trường với tốc độ hữu hạn, cụ thể dành riêng cho từng môi trường. Dưới đây là bảng liệt kê tốc độ truyền âm thanh trong các môi trường vật lý khác nhau:

Ảnh 3: Bảng tốc độ truyền âm trong môi trường có đặc điểm khác nhau

4. Ứng dụng thực tế của sóng âm là gì?

Hiện nay, sóng âm đã được nghiên cứu và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1. Điều trị ung thư bằng sóng âm

Tại Bệnh viện Princess Grace, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và phát triển kỹ thuật sử dụng sóng âm thanh tần số cao để tiêu diệt tế bào ung thư. Sử dụng máy siêu âm cường độ cao để phát ra âm thanh truyền chùm tia mạnh đến một phần cụ thể của tế bào ung thư sẽ giúp làm được điều đó.

Quá trình này giúp tế bào ung thư nóng lên đến mức mong muốn. Sau đó họ sẽ chết.

Sau khi phương pháp này được áp dụng, một bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt đã nhận được một phương pháp điều trị hiệu quả khác. Công nghệ này cho đến nay đã được thử nghiệm trên khoảng 200 bệnh nhân và cho kết quả rất tốt.

4.2. Siêu âm sử dụng sóng âm

Hiện nay, siêu âm sử dụng sóng âm đã trở nên rất phổ biến. Siêu âm tại các bệnh viện sẽ được sử dụng để kiểm tra, scan các bộ phận bên trong cơ thể như ngực, bụng, mạch máu, thận, tim, thai nhi…

Ảnh 4: Siêu âm là ứng dụng phổ biến nhất của sóng âm

4.3. Được sử dụng trong sản xuất hệ thống tách và khử tiếng ồn

Công nghệ khử tiếng ồn là kỹ thuật mới, được sử dụng bằng cách kết hợp micro, vật liệu tiêu âm, loa… từ đó dễ dàng kiểm soát mức âm thanh trong nhà hàng và không gian chung. Đặc biệt, nó còn có thể loại bỏ những tiếng ồn không mong muốn để giảm bớt sự khó chịu do tiếng ồn, tiếng ồn.

Với bài viết này, Vietchem đã giúp bạn tìm hiểu về sóng âm là gì và ứng dụng của chúng là gì. Hy vọng bài viết này hữu ích và giúp bạn hiểu rõ hơn về lý thuyết sóng âm. Nếu có thắc mắc vui lòng chat với chuyên gia Vietchem để được tư vấn.