ध्वनि तरंगें

ध्वनि तरंगें यांत्रिक तरंगें होती हैं जो किसी माध्यम—जैसे वायु, जल या ठोस—के माध्यम से प्रवाहित होती हैं। ये माध्यम के कणों के कम्पन या दोलन के कारण उत्पन्न होती हैं। जब कोई वस्तु कम्पित होती है, तो वह आसपास के माध्यम में एक विघटन उत्पन्न करती है, जिससे कण आगे-पीछे गति करते हैं। ये कम्पन एक श्रृंखला संपीड़न और विरलन बनाते हैं, जो क्रमशः उच्च और निम्न दाब के क्षेत्र होते हैं। ये संपीड़न और विरलन माध्यम में तरंग के रूप में प्रवाहित होते हैं और ध्वनि ऊर्जा को वहन करते हैं। ध्वनि तरंगों की चाल माध्यम के घनत्व और प्रत्यास्थता पर निर्भर करती है। सामान्यतः, ध्वनि तरंगें अधिक घने और अधिक प्रत्यास्थ माध्यमों में तेजी से यात्रा करती हैं। ध्वनि तरंग की आवृत्ति उसकी तार निर्धारित करती है, जबकि आयाम उसकी जोर निर्धारित करता है।

ध्वनि क्या है?

ध्वनि क्या है?

ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है जो किसी माध्यम—जैसे वायु, जल या धातु—के माध्यम से प्रवाहित होती है। यह वस्तुओं के कम्पन के कारण उत्पन्न होती है, जो दाब तरंगें बनाते हैं जो माध्यम से गुजरती हैं। जब ये तरंगें हमारे कानों तक पहुँचती हैं, तो वे विद्युत संकेतों में रूपांतरित हो जाती हैं जिन्हें हमारा मस्तिष्क ध्वनि के रूप में व्याख्यायित करता है।

ध्वनि की चाल उस माध्यम पर निर्भर करती है जिससे वह गुजर रही हो। वायु में ध्वनि लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (1,235 किलोमीटर प्रति घंटा) की चाल से यात्रा करती है। जल में ध्वनि लगभग 1,482 मीटर प्रति सेकंड (5,330 किलोमीटर प्रति घंटा) की चाल से यात्रा करती है। धातु में ध्वनि लगभग 5,960 मीटर प्रति सेकंड (21,490 किलोमीटर प्रति घंटा) की चाल से यात्रा करती है।

ध्वनि की आवृत्ति को हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है। एक हर्ट्ज़ एक चक्र प्रति सेकंड के बराबर होता है। मानव कान 20 Hz से 20,000 Hz की आवृत्ति सीमा में ध्वनियों को सुन सकता है। 20 Hz से नीचे की ध्वनियों को इन्फ्रासाउंड माना जाता है, जबकि 20,000 Hz से ऊपर की ध्वनियों को अल्ट्रासाउंड माना जाता है।

ध्वनि की आयाम को डेसिबल (dB) में मापा जाता है। डेसिबल एक लघुगणकीय इकाई है जो दो ध्वनि दबावों के अनुपात को व्यक्त करती है। 0 dB की ध्वनि दबाव स्तर सुनने की सीमा होती है, जबकि 120 dB की ध्वनि दबाव स्तर पीड़ा की सीमा होती है।

ध्वनि का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जिनमें संचार, मनोरंजन और नेविगेशन शामिल हैं। इसका उपयोग वैज्ञानिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे कि अल्ट्रासाउंड इमेजिंग और सोनार।

ध्वनि के उदाहरण

• मानव आवाज़
• संगीत वाद्ययंत्र
• गरज
• हवा
• लहरें
• मशीनरी
• जानवर

ध्वनि के अनुप्रयोग

• संचार
• मनोरंजन
• नेविगेशन
• वैज्ञानिक अनुसंधान
• चिकित्सा अनुप्रयोग

ध्वनि और मानव कान

मानव कान एक जटिल अंग है जो सुनने के लिए उत्तरदायी होता है। इसमें तीन मुख्य भाग होते हैं: बाहरी कान, मध्य कान और आंतरिक कान।

बाहरी कान कान का दिखाई देने वाला भाग होता है। इसमें पिन्ना, या ऑरिकल शामिल होता है, जो कान का मांसल भाग होता है, और कान नली। कान नली एक नली होती है जो पिन्ना से मध्य कान तक जाती है।

मध्य कान एक छोटी, वायु से भरी गुहिका होती है जो कान के परदे के पीछे स्थित होती है। इसमें तीन छोटी हड्डियाँ होती हैं, जिन्हें मैलियस, इन्कस और स्टेप्स कहा जाता है। ये हड्डियाँ कान के परदे और आंतरिक कान से जुड़ी होती हैं।

आंतरिक कान एक द्रव से भरी, सर्पिलाकार गुहिका होती है जो कालिक अस्थि के भीतर गहराई में स्थित होती है। इसमें कॉक्लिया होता है, जो एक सर्पिलाकार नलिका है जो बालों वाली कोशिकाओं से आच्छादित होती है। ये बालों वाली कोशिकाएँ ध्वनि तरंगों को विद्युत संकेतों में बदलने के लिए उत्तरदायी होती हैं जो मस्तिष्क को भेजे जाते हैं।

मस्तिष्क आंतरिक कान से आने वाले विद्युत संकेतों की व्याख्या ध्वनि के रूप में करता है। मस्तिष्क यह भी निर्धारित करता है कि ध्वनियों की आवृत्ति, जोर और स्थान क्या है।

ध्वनि और पर्यावरण

ध्वनि का पर्यावरण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है। ध्वनि प्रदूषण विभिन्न प्रकार की स्वास्थ्य समस्याएँ पैदा कर सकता है, जिनमें सुनने की क्षमता में कमी, नींद की कमी और तनाव शामिल हैं। ध्वनि प्रदूषण वन्यजीवों को भी विचलित कर सकता है और पारिस्थितिक तंत्रों को नुकसान पहुँचा सकता है।

ध्वनि प्रदूषण को कम करने के लिए कई चीजें की जा सकती हैं, जिनमें शामिल हैं:

• ध्वनिरोधी सामग्रियों का उपयोग
• पेड़ों और झाड़ियों को लगाना
• शोर करने वाली मशीनरी के उपयोग को कम करना
• लोगों को ध्वनि प्रदूषण के प्रभावों के बारे में शिक्षित करना

इन कदमों को उठाकर, हम एक स्वस्थ और अधिक शांतिपूर्ण पर्यावरण बनाने में मदद कर सकते हैं।

ध्वनि की प्रकृति

ध्वनि की प्रकृति

ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है जो किसी माध्यम, जैसे वायु, जल या ठोस पदार्थों से होकर गुजरती है। यह वस्तुओं के कम्पन से उत्पन्न होती है और मनुष्यों तथा अन्य जानवरों द्वारा सुनी जा सकती है।

ध्वनि तरंगें

ध्वनि तरंगें अनुदैर्घ्य तरंगें होती हैं, जिसका अर्थ है कि माध्यम के कण आगे-पीछे कंपन करते हैं, उसी दिशा में जिस दिशा में तरंग यात्रा कर रही होती है। ध्वनि की चाल वह दूरी है जो ध्वनि तरंग एक सेकंड में तय करती है। कमरे के तापमान पर वायु में ध्वनि की चाल लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (1,235 किलोमीटर प्रति घंटा) होती है।

आवृत्ति और तार

ध्वनि तरंग की आवृत्ति एक सेकंड में होने वाले कंपनों की संख्या होती है। आवृत्ति की इकाई हर्ट्ज़ (Hz) है। आवृत्ति जितनी अधिक होती है, ध्वनि की तार उतनी ही अधिक होती है। मनुष्य 20 Hz से 20,000 Hz के बीच की आवृत्तियों की ध्वनियाँ सुन सकते हैं।

आयाम और जोर

ध्वनि तरंग का आयाम माध्यम के कणों की उनकी साम्यावस्था से अधिकतम विस्थापन होता है। आयाम जितना अधिक होता है, ध्वनि उतनी ही अधिक जोर से होती है। आयाम की इकाई डेसिबल (dB) है।

स्वर-वर्ण

ध्वनि का स्वर-वर्ण वह गुणवत्ता है जो उसे समान तार और जोर की अन्य ध्वनियों से भिन्न करता है। स्वर-वर्ण अतिस्वरों द्वारा निर्धारित होता है, जे वे आवृत्तियाँ होती हैं जो मूल आवृत्ति के अतिरिक्त उपस्थित होती हैं।

ध्वनि के उदाहरण

• भाषण: भाषण मुखर पट्टियों (वोकल कॉर्ड्स) के कम्पन से उत्पन्न होता है। भाषण की विभिन्न ध्वनियाँ ध्वनि तरंगों की आवृत्ति, आयाम और टिम्बर को बदलकर बनाई जाती हैं।
• संगीत: संगीत वाद्य यंत्रों के कम्पन से उत्पन्न होता है। विभिन्न वाद्य यंत्र आवृत्ति, आयाम और टिम्बर को बदलकर भिन्न-भिन्न ध्वनियाँ उत्पन्न करते हैं।
• पर्यावरणीय ध्वनियाँ: पर्यावरणीय ध्वनियाँ वातावरण में मौजूद वस्तुओं के कम्पन से उत्पन्न होती हैं। इनमें पवन, वर्षा, गरज और पक्षियों की गीत जैसी ध्वनियाँ शामिल हो सकती हैं।

ध्वनि के अनुप्रयोग

ध्वनि के विविध अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

• संचार: ध्वनि का उपयोग मनुष्यों और अन्य जीवों के बीच संचार के लिए होता है। भाषण, संगीत और ध्वनि संचार के अन्य रूप सूचना प्रेषित करने के लिए प्रयुक्त होते हैं।
• मनोरंजन: ध्वनि का उपयोग संगीत, फिल्मों और वीडियो गेम्स के रूप में मनोरंजन के लिए होता है।
• शिक्षा: ध्वनि का उपयोग व्याख्यान, पॉडकास्ट और ऑडियोबुक्स के रूप में शिक्षा के लिए होता है।
• चिकित्सा: ध्वनि का उपयोग अल्ट्रासाउंड इमेजिंग और चिकित्सा जैसे चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए होता है।
• उद्योग: ध्वनि का उपयोग उद्योग में गुणवत्ता नियंत्रण और मशीन रखरखाव जैसे विभिन्न उद्देश्यों के लिए होता है।

ध्वनि एक शक्तिशाली उपकरण है जिसे विभिन्न उद्देश्यों के लिए प्रयोग किया जा सकता है। ध्वनि की प्रकृति को समझकर हम इसे प्रभावी ढंग से उपयोग करना बेहतर समझ सकते हैं।

ध्वनि की चाल

ध्वनि की चाल वह दूरी है जो ध्वनि तरंग एक समय इकाई में तय करती है। इसे मीटर प्रति सेकंड (m/s) या किलोमीटर प्रति सेकंड (km/s) में मापा जाता है। ध्वनि की चाल उस माध्यम पर निर्भर करती है जिससे वह गुजर रही है। सामान्यतः, ध्वनि ठोसों से तेज़, द्रवों से तेज़ और द्रवों से गैसों से तेज़ चलती है।

कमरे के तापमान (20°C) पर वायु में ध्वनि की चाल लगभग 343 m/s या 1,235 km/h है। इसका अर्थ है कि यदि आप चिल्लाएँ, तो ध्वनि तरंगें आपसे सभी दिशाओं में 343 m/s की चाल से दूर जाएँगी।

जल में ध्वनि की चाल लगभग 1,482 m/s या 5,335 km/h है। यह वायु में ध्वनि की चाल से चार गुना से अधिक तेज़ है। यही कारण है कि आप पानी के भीतर ध्वनियाँ सुन सकते हैं, भले ही आप ध्वनि के स्रोत से दूर हों।

इस्पात में ध्वनि की चाल लगभग 5,960 m/s या 21,496 km/h है। यह वायु में ध्वनि की चाल से 17 गुना से अधिक तेज़ है। यही कारण है कि आप ट्रेन को दूर से आते हुए सुन सकते हैं, भले ही आप उसे अभी देख नहीं पाएँ।

ध्वनि की चाल तापमान से भी प्रभावित होती है। माध्यम जितना गर्म होगा, ध्वनि की चाल उतनी ही तेज़ होगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्म माध्यम के अणु तेज़ी से गतिशील होते हैं, इसलिए वे ध्वनि तरंगों को अधिक शीघ्र संचारित कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, 0°C पर वायु में ध्वनि की चाल लगभग 331 m/s है, जबकि 100°C पर वायु में ध्वनि की चाल लगभग 386 m/s है।

ध्वनि की गति कई क्षेत्रों जैसे ध्वनि विज्ञान, संगीत और अभियांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। इसका उपयोग दैनिक जीवन में भी होता है, जैसे जब आप गरज सुनते हैं या मछली खोजने के लिए सोनार उपकरण का उपयोग करते हैं।

ध्वनि का परावर्तन

ध्वनि का परावर्तन:

ध्वनि का परावर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें ध्वनि तरंगें किसी सतह से टकराकर वापस उछलती हैं और दिशा बदल लेती हैं। यह तब होता है जब ध्वनि तरंगें किसी बाधा या दो भिन्न माध्यमों जैसे वायु और ठोस वस्तु के बीच की सीमा से टकराती हैं। ध्वनि का परावर्तन प्रकाश के परावर्तन के समान होता है और यह परावर्तन के समान नियमों का पालन करता है।

ध्वनि के परावर्तन के नियम:

1. आपतित कोण = परावर्तित कोण: आपतित कोण (वह कोण जिस पर ध्वनि तरंग सतह से टकराती है) परावर्तित कोण (वह कोण जिस पर ध्वनि तरंग सतह से वापस उछलती है) के बराबर होता है।
2. अभिलंब: अभिलंब एक ऐसी रेखा है जो सतह पर आपतित बिंदु पर लंबवत होती है। आपतित और परावर्तित ध्वनि तरंगें दोनों अभिलंब के समान तल में होती हैं।

ध्वनि के परावर्तन के उदाहरण:

1. प्रतिध्वनि: प्रतिध्वनि एक ऐसी ध्वनि है जो किसी सतह से परावर्तित होकर श्रोता तक लौटती है। यह तब हो सकता है जब ध्वनि तरंगें किसी पहाड़, इमारत या किसी अन्य बड़ी वस्तु से टकराकर वापस आती हैं। मूल ध्वनि और प्रतिध्वनि के बीच का समय अंतर परावर्तक सतह की दूरी और ध्वनि की चाल पर निर्भर करता है।
2. गूंज: गूंज उस स्थान में ध्वनि का वह अस्तित्व है जो ध्वनि स्रोत बंद होने के बाद भी बना रहता है। यह स्थान में मौजूद वस्तुओं की सतहों से ध्वनि तरंगों के कई बार परावर्तित होने के कारण होता है। कुछ स्थितियों में, जैसे कि संगीत हॉल में, गूंज वांछनीय हो सकती है क्योंकि यह ध्वनि की गुणवत्ता को बेहतर बना सकती है। हालांकि, अत्यधिक गूंज भाषण या संगीत को समझने में कठिनाई पैदा कर सकती है।
3. ध्वनिरोधन: ध्वनिरोधन सामग्रियाँ ध्वनि तरंगों को अवशोषित या परावर्तित करने के लिए बनाई जाती हैं, जिससे उनके माध्यम से गुजरने वाली ध्वनि की मात्रा कम हो जाती है। यह उच्च घनत्व वाली सामग्रियों, जैसे कि कंक्रीट या सीसे, का उपयोग करके या छिद्रयुक्त संरचना वाली सामग्रियों, जैसे कि फाइबरग्लास या फोम, का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

ध्वनि के परावर्तन के अनुप्रयोग:

1. सोनार: सोनार एक ऐसी तकनीक है जो ध्वनि तरंगों का उपयोग करके पानी के भीतर वस्तुओं का पता लगाती है। ध्वनि तरंगें एक ट्रांसमीटर से उत्सर्जित होती हैं और फिर पानी में मौजूद वस्तुओं से परावर्तित होती हैं। परावर्तित ध्वनि तरंगों को एक रिसीवर द्वारा पकड़ा जाता है और इनका उपयोग पानी के भीतर के वातावरण की छवि बनाने के लिए किया जाता है।

2. चिकित्सीय इमेजिंग: अल्ट्रासाउंड एक चिकित्सीय इमेजिंग तकनीक है जो उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग करके शरीर के आंतरिक अंगों और ऊतकों की छवियां बनाती है। ध्वनि तरंगें एक ट्रांसड्यूसर से उत्सर्जित होती हैं और फिर शरीर के विभिन्न ऊतकों से परावर्तित होती हैं। परावर्तित ध्वनि तरंगों को ट्रांसड्यूसर द्वारा पकड़ा जाता है और इनका उपयोग शरीर की छवि बनाने के लिए किया जाता है।

3. शोर नियंत्रण: ध्वनि के परावर्तन का उपयोग विभिन्न वातावरणों में शोर को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। ध्वनि बाधाएं, जैसे कि राजमार्गों के किनारे शोर बाधाएं, संवेदनशील क्षेत्रों से दूर ध्वनि तरंगों को परावर्तित करने के लिए उपयोग की जाती हैं। ध्वनि अवशोषक सामग्रियों से बने ध्वनिक पैनल कमरों में गूंज को कम करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

संक्षेप में, ध्वनि का परावर्तन एक ऐसी घटना है जब ध्वनि तरंगें किसी सतह से टकराकर वापस मुड़ती हैं और दिशा बदलती हैं। यह परावर्तन के नियमों का पालन करता है और इसके ध्वनि विज्ञान, सोनार, चिकित्सीय इमेजिंग और शोर नियंत्रण जैसे क्षेत्रों में विभिन्न अनुप्रयोग हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न – FAQs

ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें क्यों कहा जाता है?

ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें क्यों कहा जाता है?

Sound waves are called mechanical waves because they require a medium, such as air, water, or metal, to propagate. This is in contrast to electromagnetic waves, such as light and radio waves, which can travel through a vacuum.

ध्वनि तरंगों को यांत्रिक तरंगें कहा जाता है क्योंकि इन्हें फैलने के लिए वायु, जल या धातु जैसे माध्यम की आवश्यकता होती है। यह विद्युत-चुंबकीय तरंगों के विपरीत है, जैसे प्रकाश और रेडियो तरंगें, जो निर्वात में भी यात्रा कर सकती हैं।

When a sound wave travels through a medium, it causes the particles of the medium to vibrate. These vibrations are then transferred to other particles, and so on, until the sound wave reaches the listener’s ear.

जब एक ध्वनि तरंग किसी माध्यम से गुजरती है, तो यह माध्यम के कणों को कंपन करने का कारण बनती है। ये कंपन अन्य कणों में स्थानांतरित होते हैं, और इसी तरह ध्वनि तरंग श्रोता के कान तक पहुंचती है।

The frequency of a sound wave is determined by the number of vibrations per second. The higher the frequency, the higher the pitch of the sound. The amplitude of a sound wave is determined by the amount of energy carried by the wave. The higher the amplitude, the louder the sound.

ध्वनि तरंग की आवृत्ति प्रति सेकंड कंपनों की संख्या से निर्धारित होती है। आवृत्ति जितनी अधिक होगी, ध्वनि की तारत्व उतनी ही अधिक होगी। ध्वनि तरंग का आयाम तरंग द्वारा वहन की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होता है। आयाम जितना अधिक होगा, ध्वनि उतनी ही अधिक जोर से होगी।

Sound waves can be reflected, refracted, and diffracted, just like other types of waves. Reflection occurs when a sound wave bounces off a surface. Refraction occurs when a sound wave changes direction as it passes from one medium to another. Diffraction occurs when a sound wave spreads out as it passes through an opening.

ध्वनि तरंगें परावर्तित, अपवर्तित और विवर्तित हो सकती हैं, जैसे अन्य प्रकार की तरंगें। परावर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंग किसी सतह से टकराकर वापस लौटती है। अपवर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंग एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाते समय दिशा बदलती है। विवर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंग किसी छिद्र से गुजरते समय फैल जाती है।

Sound waves are used in a variety of applications, including communication, music, and medicine. In communication, sound waves are used to transmit speech and music over long distances. In music, sound waves are used to create different sounds and melodies. In medicine, sound waves are used to diagnose and treat medical conditions.

ध्वनि तरंगों का उपयोग संचार, संगीत और चिकित्सा सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है। संचार में, ध्वनि तरंगों का उपयोग दूर दूर तक भाषण और संगीत संचारित करने के लिए किया जाता है। संगीत में, ध्वनि तरंगों का उपयोग विभिन्न ध्वनियों और रागों को बनाने के लिए किया जाता है। चिकित्सा में, ध्वनि तरंगों का उपयोग चिकित्सीय स्थितियों का निदान और उपचार करने के लिए किया जाता है।

Examples of mechanical waves: उदाहरण यांत्रिक तरंगों के:

• Sound waves ध्वनि तरंगें
• Water waves जल तरंगें
• Seismic waves भूकंपीय तरंगें
• Elastic waves प्रत्यास्थ तरंगें

विद्युत-चुंबकीय तरंगों के उदाहरण:

• प्रकाश तरंगें
• रेडियो तरंगें
• सूक्ष्म तरंगें (माइक्रोवेव)
• अवरक्त तरंगें
• पराबैंगनी तरंगें
• एक्स-किरणें
• गामा किरणें

ध्वनि तरंग सबसे तेज किस माध्यम में चलती है?

ध्वनि तरंग सबसे तेज किस माध्यम में चलती है?

ध्वनि तरंगें यांत्रिक तरंगें होती हैं जिन्हें चलने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। ध्वनि की गति इस बात पर निर्भर करती है कि वह किस माध्यम से होकर गुजर रही है। सामान्य तौर पर, ध्वनि तरंगें अधिक घने माध्यम में तेजी से चलती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जितना अधिक माध्यम घना होगा, उतने ही अधिक कण होंगे जिन्हें ध्वनि तरंग कंपित कर सकती है, और कंपनों को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया उतनी ही तेज होगी।

कमरे के तापमान (20°C) पर वायु में ध्वनि की गति लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (1,235 किलोमीटर प्रति घंटा) होती है। पानी में ध्वनि की गति लगभग 1,482 मीटर प्रति सेकंड (5,335 किलोमीटर प्रति घंटा) होती है। इस्पात में ध्वनि की गति लगभग 5,960 मीटर प्रति सेकंड (21,496 किलोमीटर प्रति घंटा) होती है।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं जो दिखाते हैं कि ध्वनि की गति विभिन्न माध्यमों में कैसे भिन्न होती है:

• हवा में: ध्वनि की गति हवा में तापमान, आर्द्रता और वायु दाब से प्रभावित होती है। तापमान बढ़ने पर ध्वनि की गति बढ़ती है, आर्द्रता बढ़ने पर घटती है, और वायु दाब घटने पर भी घटती है।
• पानी में: पानी में ध्वनि की गति तापमान, लवणता और दाब से प्रभावित होती है। तापमान बढ़ने पर ध्वनि की गति बढ़ती है, लवणता बढ़ने पर घटती है, और दाब बढ़ने पर बढ़ती है।
• ठोस में: ठोस में ध्वनि की गति पदार्थ की घनत्व, प्रत्यास्थता और तापमान से प्रभावित होती है। पदार्थ का घनत्व और प्रत्यास्थता बढ़ने पर ध्वनि की गति बढ़ती है, और तापमान बढ़ने पर घटती है।

ध्वनि की गति कई अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण कारक है, जैसे ध्वनि विज्ञान, दूरसंचार और चिकित्सीय इमेजिंग। यह समझकर कि ध्वनि की गति विभिन्न माध्यमों में कैसे बदलती है, हम ऐसी प्रणालियाँ डिज़ाइन कर सकते हैं जो ध्वनि तरंगों का प्रभावी ढंग से उपयोग करें।

ध्वनि तरंग की आवृत्ति क्या है?

ध्वनि तरंग की आवृत्ति एक सेकंड में होने वाले कम्पन के पूर्ण चक्रों की संख्या होती है। इसे हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है, जिसका नाम जर्मन भौतिकविद् हेनरिख हर्ट्ज़ के नाम पर रखा गया है। आवृत्ति जितनी अधिक होगी, ध्वनि की तारित्व उतनी ही अधिक होगी। उदाहरण के लिए, 100 Hz आवृत्ति वाली ध्वनि तरंग 1000 Hz आवृत्ति वाली ध्वनि तरंग की तुलना में कम तारी लगेगी।

ध्वनि तरंग की आवृत्ति तरंग की चाल और तरंगदैर्ध्य द्वारा निर्धारित होती है। ध्वनि की चाल कमरे के तापमान पर वायु में लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड होती है। तरंगदैर्ध्य तरंग के दो क्रमागत शिखरों या गर्तों के बीच की दूरी होती है। आवृत्ति, चाल और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध निम्न समीकरण द्वारा दिया गया है:

f = v / λ

जहाँ:

• f हर्ट्ज़ (Hz) में आवृत्ति है
• v मीटर प्रति सेकंड (m/s) में तरंग की चाल है
• λ मीटर (m) में तरंगदैर्ध्य है

उदाहरण के लिए, यदि किसी ध्वनि तरंग की चाल 343 m/s है और तरंगदैर्ध्य 1 मीटर है, तो उसकी आवृत्ति 343 Hz होगी।

मानव कान 20 Hz से 20,000 Hz के बीच की आवृत्तियों की ध्वनि तरंगों को सुन सकता है। 20 Hz से नीचे की ध्वनियों को अवध्वनि माना जाता है, जबकि 20,000 Hz से ऊपर की ध्वनियों को पराध्वनि माना जाता है।

ध्वनि तरंग की आवृत्ति का उपयोग उसकी पिच, तिम्ब्रे और जोर को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। पिच ध्वनि की अनुभूत ऊँचाई या नीचापन है, और यह ध्वनि तरंग की आवृत्ति द्वारा निर्धारित होती है। तिम्ब्रे ध्वनि की वह गुणवत्ता है जो उसे अन्य ध्वनियों से अलग करती है, और यह ध्वनि तरंग में मौजूद अधिस्वरों और हार्मोनिक्स द्वारा निर्धारित होती है। जोर ध्वनि की अनुभूत तीव्रता है, और यह ध्वनि तरंग के आयाम द्वारा निर्धारित होती है।

यहाँ विभिन्न ध्वनियों की आवृत्तियों के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

• एक फुसफुसाहट: 30-40 Hz
• सामान्य बोलने की आवाज़: 100-200 Hz
• एक बच्चे का रोना: 500-1000 Hz
• एक कुत्ते की भौंकने की आवाज़: 1000-2000 Hz
• एक कार का हॉर्न: 2000-4000 Hz
• एक जेट इंजन: 10,000-20,000 Hz

ध्वनि तरंग की आवृत्ति एक महत्वपूर्ण गुण है जिसका उपयोग ध्वनि को समझने और वर्णन करने के लिए किया जा सकता है।

किस माध्यम में ध्वनि की गति सबसे कम होती है?

ध्वनि की गति उस माध्यम पर निर्भर करती है जिससे वह गुजरती है। सामान्य तौर पर, जितना माध्यम अधिक घना होता है, ध्वनि की गति उतनी ही तेज़ होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ध्वनि तरंगें यांत्रिक तरंगें होती हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें फैलने के लिए एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है। एक घने माध्यम में, कण अधिक निकट से पैक किए जाते हैं, इसलिए ध्वनि तरंगें अधिक तेज़ी से यात्रा कर सकती हैं।

ध्वनि की गति गैसों में सबसे कम होती है, इसके बाद द्रवों में, और फिर ठोसों में। ऐसा इसलिए है क्योंकि गैसें तीनों अवस्थाओं में सबसे कम घनी होती हैं, इसलिए ध्वनि तरंगों को कणों के बीच अधिक स्थान से गुजरना पड़ता है। द्रव गैसों से अधिक घने होते हैं, इसलिए ध्वनि तरंगें अधिक तेज़ी से यात्रा कर सकती हैं। ठोस तीनों अवस्थाओं में सबसे अधिक घने होते हैं, इसलिए ध्वनि तरंगें सबसे तेज़ी से यात्रा कर सकती हैं।

यहां विभिन्न माध्यमों में ध्वनि की गति के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

• कमरे के तापमान पर वायु में ध्वनि की चाल लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (1,235 किलोमीटर प्रति घंटा) है।
• कमरे के तापमान पर जल में ध्वनि की चाल लगभग 1,482 मीटर प्रति सेकंड (5,335 किलोमीटर प्रति घंटा) है।
• कमरे के तापमान पर इस्पात में ध्वनि की चाल लगभग 5,960 मीटर प्रति सेकंड (21,496 किलोमीटर प्रति घंटा) है।

ध्वनि की चाल तापमान और दबाव जैसे अन्य कारकों से भी प्रभावित हो सकती है। सामान्यतः, तापमान जितना अधिक होगा, ध्वनि की चाल उतनी ही अधिक होगी। ऐसा इसलिए है कि तापमान बढ़ने पर माध्यम के कण तेजी से गति करते हैं, जिससे ध्वनि तरंगें तेजी से यात्रा करती हैं। दबाव जितना अधिक होगा, ध्वनि की चाल उतनी ही अधिक होगी। ऐसा इसलिए है कि उच्च दबाव पर माध्यम के कण अधिक निकट आ जाते हैं, जिससे ध्वनि तरंगें तेजी से यात्रा करती हैं।

ध्वनि की प्रतिध्वनि क्या है?

ध्वनि की प्रतिध्वनि

प्रतिध्वनि किसी स्थान में ध्वनि स्रोत बंद होने के बाद भी ध्वनि का बना रहना है। यह स्थान की सतहों से ध्वनि तरंगों के परावर्तन के कारण होती है। वह समय, जिसमें ध्वनि 60 डेसिबल (dB) तक घटती है, प्रतिध्वनि समय (RT60) कहलाता है।

RT60 किसी स्थान की ध्वनिकी निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है। यदि RT60 अधिक हो तो स्थान गूँजता प्रतीत होगा, और यदि RT60 कम हो तो स्थान बेजान लगेगा। किसी स्थान के लिए इष्टतम RT60 उसके उपयोग पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, संगीत हॉल का RT60 कक्षा की तुलना में अधिक होना चाहिए।

RT60 को प्रभावित करने वाले कई कारक होते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• स्थान का आकार। स्थान जितना बड़ा होगा, RT60 उतना ही लंबा होगा।
• स्थान की आकृति। कठोर सतहों वाले स्थान की RT60, नरम सतहों वाले स्थान की तुलना में अधिक होती है।
• स्थान में प्रयुक्त सामग्री। कठोर सतहें, जैसे कंक्रीट और कांच, ध्वनि तरंगों को नरम सतहों—जैसे कालीन और पर्दों—की तुलना में अधिक परावर्तित करती हैं।
• स्थान में उपस्थित लोग और वस्तुएँ। लोग और वस्तुएँ ध्वनि तरंगों को अवशोषित करती हैं, जिससे RT60 कम हो सकता है।

प्रतिध्वनि के उदाहरण

• एक बड़े, खाली कमरे में ताली की आवाज़ कई सेकंड तक गूंजती रहती है।
• एक छोटे, कालीन वाले कमरे में ताली की आवाज़ शीघ्र ही मंद पड़ जाती है।
• एक संगीत हॉल में सिम्फनी ऑर्केस्ट्रा की ध्वनि कई सेकंड तक गूंजती रहती है, जिससे एक समृद्ध और पूर्ण ध्वनि बनती है।

प्रतिध्वनि एक वांछनीय या अवांछनीय प्रभाव हो सकती है, यह स्थिति पर निर्भर करता है। संगीत हॉल में प्रतिध्वनि संगीत की ध्वनि को बढ़ा सकती है। कक्षा में प्रतिध्वनि शिक्षक की आवाज़ को सुनने में कठिनाई पैदा कर सकती है।

किसी स्थान में प्रतिध्वनि को नियंत्रित करने के कई तरीके होते हैं। इनमें शामिल हैं:

• स्थान में ध्वनि-अवशोषक सामग्री जोड़ना।
• ध्वनि-परावर्तक सतहें स्थापित करना।
• स्थान की आकृति बदलना।
• प्रतिध्वनि को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करना।

प्रतिध्वनि को नियंत्रित करके ऐसे स्थान बनाना संभव है जो अपने इच्छित उपयोग के लिए स्पष्ट और सुखद ध्वनि दें।