Az ember nagylelkűen megajándékozza a természetet, hogy kényelmesen tudjon létezni, és megismerje az őt körülvevő világot. Képes élénk színeket látni, különféle hangokat hallani, szagokat fogni és élvezni az ételek ízét. Az egyik legösszetettebb érzékszerv a hallószerv, amelynek köszönhetően az ember kommunikál és megkapja a legtöbb információt.
Az ember a hangok állandó világában él, aminek köszönhetően nélkülözhetetlen információforrást kap az őt körülvevő világról. A tenger zúgása és a szél zúgása, a madárcsicsergés, az emberek beszélgetései és az állatok morgása, a mennydörgés hangforrásai a természetben, amelyek segítik az embert alkalmazkodni a környezethez.
Hogyan hall az ember?
Ha belenéz az emberi fülbe, láthat egy hártyát, amelyet dobhártyának neveznek. A fül belsejébe vezető alagút mentén húzódik. A hangforrás levegőrezgései elérik a dobhártyát, ami azt is rezgésbe hozza. A dobhártya mögött van egy csontos tér, amely tele vanhárom mozgó csont, az úgynevezett malleus, üllő és kengyel, amelyeket alakjuk miatt neveztek el. Ezek a csontok felveszik a dobhártya vibrációit, és oszcillálni kezdenek.
A fülben mélyebben van egy körülbelül 3 cm hosszú, folyadékkal teli csatorna, az úgynevezett cochlea. A mozgó csontokból származó rezgések hullámokat hoznak létre a folyadékban, mint az óceánban. A víz alatti algákhoz hasonlóan több ezer szőrsejt hullámzik át a folyadékon. Ezek a sejtek alapvetően fontosak a hallás szempontjából. A rajtuk áthaladó rezgések elektromos impulzusokat tolnak, amelyek a hallóidegen keresztül eljutnak az agyba. Az agy pedig ezeket az elektromos jeleket zenévé, hangokká vagy madarak csiripeléséhez vagy csiripeléséhez fordítja le.
Honnan jön a hang?
Mi a hang forrása? Bármilyen fizikai test vagy jelenség, amely hangfrekvenciával oszcillál, mivel az ebből kiinduló hullámok a környezetben keletkeznek. Az emberek hangszalagjaik segítségével adnak ki hangokat. Ha beszélgetés közben a torkodra teszi a kezét, érezheti a rezgést. Szinte mindig lehetséges a hangforrások azonosítása. A hanghullámok olyanok, mint a búzamező hullámai egy szeles napon. A levegőmolekulák egymásba ütköznek és eltávolodnak egymástól, a levegőn áthaladó hullám pedig csak a levegőmolekulák áramlásának ritmikus összehúzódása és kitágulása – egyfajta rezgés. De más anyagok is hordoznak hanghullámokat, például a fa, amely szintén hangforrás. Ha egyik oldalról kiabál zárvafaajtó, először a sikoltozó hangszálai fognak rezegni, amitől a levegő is rezegni fog. A levegő rezgésbe hozza az ajtó faanyagát, majd a rezgés az ajtóból a levegőbe, majd tovább, az ajtó túloldalán álló személyhez kerül. Egy barlangban a falak nem nyelnek el vagy továbbítanak hangokat úgy, mint az ajtók. Fénytükörként viszik vissza őket. Egyes európai völgyek visszhangjaikról ismertek. Például egy vadászkürt egy hangja 100-szor megismételhető, amíg végül el nem fejeződik.
Természetes források
A méh vagy a légy zümmögése, a szúnyog csikorgása, az emberek és állatok hangszálai természetes hangforrásnak számítanak. Ha egy nagy kagylót teszel a füledhez, távoli zajt hallhatsz, amely a szörf zúgására emlékeztet, nem ok nélkül a tengerből visszatérve sokan hoznak haza egy tengeri élő emlékű kagylót. Bármennyire is vonzónak tűnik ez az ötlet, a hallható zajnak semmi köze a tengerhez. Ehelyett a fül hallja a kagylón kívüli összes hang többszörös visszhangját. A természetes hangforrások közé tartozik a levelek susogása és a madarak éneke, a forrás moraja, a zivatar alatti mennydörgés, a szöcskék csiripelése és a láb alatti hó csikorgása – a hanghullámok természetes forrásainak számbavétele végtelen.
Hanghullám mechanizmus
A visszhangok olyan hanghullámok, amelyek egy sima felületről visszaverődnek és elérik a fület. Például, ha kiabálsz egy barlangban, megtehetedegy másodperc töredékével később hallani, ahogy a hangod visszaverődik a barlang falairól, és visszatérsz. Így működik a tengeri kagyló. A hangforrások legjobb példái azok a mosogatók, amelyekben sok üres kamra van. Olyanok, mint egy üres házban lévő szobák. A mosogató melletti falak simaak, ami azt jelenti, hogy a mosogató közelében hallható hangok, még a leghalkabbak is, ismétlődnek a kamrákban. Minden visszhang – a beszédtől, a zenétől vagy a természeti hangoktól – üvöltéssé változik. Hozzáadható a szív dobogása is, amit a mosogató felvesz és lever. A sok visszhang gyönyörű hatását a szörfözés hangja hallja.
Hangátalakítás
Bármilyen hangosan kiabál az ember, 100-200 méter után már senki sem hallja, kivéve azt, hogy a telefonba kiabál. A "telefon" szót görögül "távoli hangnak" fordítják. Telefonbeszélgetés során a hanghullámok elektromos árammá alakulnak. A fogadás során fordított folyamat történik. Az ilyen áram bármilyen távolságot képes legyőzni, hanghullámokként terjed a levegőben. A kézibeszélőbe mikrofon van beépítve, amely reagál a beszélgetés során fellépő levegőrezgésekre. A mikrofon ezeket a rezgéseket váltakozó árammá alakítja át. A telefonvonal vezetékein terjed, és a vonal másik végén éri el az előfizetőt. De mivel az ember nem érez váltakozó áramú rezgéseket, ezeket hallható hangrezgésekké kell alakítani. Ezt a funkciót a kézibeszélőbe épített kis hangszóró látja el. Az elektromos hullámok befolyásolják a mágneses mezőt,megváltoztatja az erejét. Ez a membrán rezgését okozza, és hanghullámokat kelt, amelyeket a hívó hangjaként azonosítanak.
Milyen hullámokat hall az ember?
Csak az emberek által hallható hullámokat nevezzük hanghullámoknak.
A hang bizonyos tartományú mechanikai hullámok, amelyeket az ember meg tud különböztetni. Tanulmányok kimutatták, hogy az emberi hallószervek 16 Hz és 20 000 Hz közötti hullámokat kapnak. Rajtuk kívül vannak olyan hullámok, amelyek frekvenciája 16 Hz alatti (infrahang) és 20 000 Hz feletti (ultrahang). De ezek nincsenek a hallhatóság tartományán belül, és nem érzik az emberek.
A képen az emberi hallástartomány látható.
Infrahangos Ultrahang
|_|_|_
0 16–20 20000 Hz
Más frekvenciák megkülönböztethetők az egyes állatok vagy rovarok, köztük halak, lepkék, kutyák és macskák, denevérek, delfinek alapján.
Hogyan lehet azonosítani a hangforrást? A források mindenféle test, amelyek hangfrekvenciájú rezgéseket hoznak létre (16 és 20000 Hz között)
Mesterséges források
Minden, amit ember alkotott, és nem a természet, mesterséges hangforrásoknak tudható be, például: hangvilla, csengő, villamos, rádió, számítógép. Kísérletezhet, hogyan jön létre a hanghullám. A kísérlethez egy satuba szorított fém vonalzóra van szükség. Ha a vonalzóra cselekszel, észrevehet rezgéseket, de nem hallható hang. Ugyanakkor a vonalzó közelében mechanikai hullám képződik. A vonalzó rezgési tartománya a hangfrekvencia alatt van, így a személy nem hallja a hangot. Ezen tapasztalatok alapján a 19. század végén feltalálták a hangvillának nevezett eszközt.
Hang csak akkor keletkezik, ha a test egy hangfrekvencián rezeg. A hullámok különböző irányokba mennek. A fül és a hangforrás között közegnek kell lennie. Lehet gáz, folyadék, szilárd felület, de minden bizonnyal részecskék, amelyek hullámokat közvetítenek. A hangrezgések átvitele csak ott történik, ahol ilyen környezet van. Ha nincs anyag, nem lesz hang.
A hang megszerzéséhez szükséges feltételek
Hanghullám létrehozásához:
- Forrás.
- Szerda.
- Hallókészülék.
- Frekvencia 16-20000 Hz.
- Intenzitás.
A hangérzékelés szubjektív folyamat, amely a hallószerv állapotától és a személy közérzetétől függ. A mikrofonok ugyanazon az elven működnek, mint a fülek, csak a dobhártya helyett a mikrofon egy kis, vékony fémlemezt tartalmaz, amely mágnesre van rögzítve. Ahogy a levegő nyomása a lemezen változik, a mágnes inog, és elektromos rezgések keletkeznek.
Akusztikai eredmények
Régebben az emberek különféle módokon mentették a hangot: bakelitlemezekre, fotófilmekre vagy mágneses részecskékként mágnesszalagra. A számítógép, mint hangforrás információkat tárol az aktuális szintről, rendszeresen olvassa a szintetfeszültséget, és minden értéket számként tároljon. Napjainkban szinte minden számítógép rendelkezik hangkártyával, amivel külső eszközökről (mikrofon, magnó, CD) hangüzeneteket, zenéket rögzíthetünk és lejátszhatunk, vagy digitális hangforrásra, információhordozóra (merevlemezre, merevlemezre) rögzített digitális hangadatokat dolgozhatunk fel. DVD, CD, Blu-ray lemezek), és kiadja azokat a hangszórókra.
A digitális technológia fejlődése nem áll meg. Mindössze 100 év alatt a hangzás fejlődése a mechanikus rögzítés korszakától a zenedobozoktól a digitális rögzítés korszakáig fejlődött. Az akusztika fejlődése már most is elképesztő.
A tudósok megtalálták a módját az adatok számítógépről számítógépre történő átvitelének, pusztán hang használatával. Egyetlen cellát is elválasztani képes akusztikus szike készült, a nanotechnológusok már fejlesztik a mobiltelefon hang segítségével történő feltöltésének módját. A jövőben az emberiség hihetetlen felfedezésekre vár, amelyekben a hang közvetlenül részt vesz.