ध्वनि-विज्ञान
ध्वनिकी की एक शाखा है भौतिकी कि के अध्ययन से संबंधित यांत्रिक तरंगों गैसों, तरल पदार्थ, और जैसे विषयों सहित ठोस पदार्थों में कंपन , ध्वनि , अल्ट्रासाउंड और infrasound । एक वैज्ञानिक जो ध्वनिकी के क्षेत्र में काम करता है, एक ध्वनिकी है जबकि एक ध्वनिकी प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में काम करने वाले को एक ध्वनिक इंजीनियर कहा जा सकता है । ध्वनिकी का अनुप्रयोग आधुनिक समाज के लगभग सभी पहलुओं में मौजूद है जिसमें सबसे स्पष्ट ऑडियो और शोर नियंत्रण उद्योग हैं।
सुनवाई जानवरों की दुनिया में अस्तित्व का सबसे महत्वपूर्ण साधन है और भाषण मानव विकास और संस्कृति का सबसे विशिष्ट विशेषताओं में से एक है। तदनुसार, ध्वनिकी विज्ञान मानव समाज के कई पहलुओं में फैलता है - संगीत, चिकित्सा, वास्तुकला, औद्योगिक उत्पादन, युद्ध और अधिक। इसी तरह, जानवरों की प्रजातियां जैसे कि गाना बजाने वाले और मेंढक ध्वनि और श्रवण का उपयोग संभोग अनुष्ठानों या चिह्नित क्षेत्रों के प्रमुख तत्व के रूप में करते हैं। कला, शिल्प, विज्ञान और प्रौद्योगिकी ने एक-दूसरे को पूरी तरह से आगे बढ़ाने के लिए उकसाया है, जैसे कि ज्ञान के कई अन्य क्षेत्रों में। रॉबर्ट ब्रूस लिंडसे का "व्हील ऑफ अकॉस्टिक्स" एक्यूटिक्स में विभिन्न क्षेत्रों का एक अच्छी तरह से स्वीकृत अवलोकन है। [१]
इतिहास संपादित
शब्द-साधन संपादित
शब्द "ध्वनिक" ग्रीक शब्द υστοκόςι a ( akoustikos ) से लिया गया है, जिसका अर्थ है "सुनने के लिए या सुनने के लिए तैयार" [2] और यह कि υστόςουστός ( akoustos ), "सुना, श्रव्य", [3] से है जो बदले में है। क्रिया ύωούω ( akouo ) से व्युत्पन्न , "मैं सुनता हूं"। [४]
लैटिन पर्यायवाची शब्द "ध्वनि" है, जिसके बाद सोनिक्स शब्द एक्यूटिक्स [5] और बाद में ध्वनिकी की एक शाखा का पर्यायवाची हुआ करता था । [६] श्रव्य सीमा के ऊपर और नीचे की आवृत्ति को क्रमशः " अल्ट्रासोनिक " और " इन्फ्रासोनिक " कहा जाता है।
ध्वनिकी में प्रारंभिक शोधसंपादित
6 वीं शताब्दी ईसा पूर्व में, प्राचीन यूनानी दार्शनिक पाइथागोरस ने जानना चाहा था कि संगीत ध्वनियों के कुछ संयोजन दूसरों की तुलना में अधिक सुंदर क्यों लग रहे थे, और उन्होंने हार्मोनिक ओवरटोन श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करने वाले संख्यात्मक अनुपातों के संदर्भ में उत्तर पाए।एक तार पर। उन्होंने पाया है कि जब कंपन की लंबाई पूर्णांक के अनुपात के रूप में व्यक्त की जाती है (जैसे 2 से 3, 3 से 4), तो स्वर उत्पन्न होने वाले स्वर सामंजस्यपूर्ण होंगे, और छोटे पूर्णांक ध्वनियों से अधिक छोटे होंगे। उदाहरण के लिए, एक निश्चित लंबाई की एक स्ट्रिंग विशेष रूप से सामंजस्यपूर्ण होती है जिसमें दो बार लंबाई (अन्य कारकों के बराबर होने) की एक स्ट्रिंग होती है। आधुनिक परिपाटी में, यदि एक स्ट्रिंग को नोट सी लगता है, जब टक किया जाता है, तो एक स्ट्रिंग दो बार लंबे समय तक सी ऑक्टेव को कम करेगी। म्यूजिकल ट्यूनिंग की एक प्रणाली में , बीच में स्वर 16: 9 के D, 8: 5 के लिए E, 3: 2 के लिए F, 4: 3 के लिए G, 6: 5 के लिए A, और 16:15 के लिए दिए जाते हैं। बी, आरोही क्रम में। [7]
अरस्तू (384–322 ई.पू.) ने यह समझा कि ध्वनि में हवा के कम्प्रेशर और रेयरफैड शामिल थे जो "इसके आगे पड़ने वाली हवा पर हमला करता है ...", [8] [9] तरंग की प्रकृति की एक बहुत अच्छी अभिव्यक्ति है गति। आम तौर पर लैम्पसस के स्ट्रैटो को बताई गई बातें हर्ड पर कहा गया है कि पिच हवा के कंपन की आवृत्ति और ध्वनि की गति से संबंधित है। [१०]
लगभग 20 ईसा पूर्व में, रोमन वास्तुकार और इंजीनियर विटरुवियस ने सिनेमाघरों के ध्वनिक गुणों पर एक ग्रंथ लिखा था, जिसमें हस्तक्षेप, गूँज और पुनर्विचार की चर्चा शामिल थी- वास्तुशिल्प ध्वनिकी की शुरुआत । [११] उनकी डी आर्किटेक्चर की बुक V में ( आर्किटेक्चर की दस पुस्तकें) विट्रुवियस ध्वनि का वर्णन तीन तरंगों तक विस्तारित एक जल तरंग के रूप में करता है, जो अवरोधों से बाधित होने पर, पीछे की ओर बहती है और निम्न तरंगों को तोड़ती है। उन्होंने प्राचीन सिनेमाघरों में आरोही सीटों का वर्णन किया जो ध्वनि की इस गिरावट को रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए थे और यह भी सिफारिश की थी कि उपयुक्त आकार के कांस्य वाहिकाओं को चौथे, पांचवें और इसी तरह, डबल ऑक्टेव के साथ गूंजने के लिए, सिनेमाघरों में गूंजने के लिए रखा जाए। अधिक वांछनीय, सामंजस्यपूर्ण नोट्स। [१२] [१३] [१४]
इस्लामी स्वर्ण युग के दौरान , अबू रेहान अल-बिरनी (973-1048) को माना जाता है कि ध्वनि की गति प्रकाश की गति की तुलना में बहुत धीमी थी। [१५] [१६]
वैज्ञानिक क्रांति के दौरान और बाद में ध्वनिक प्रक्रियाओं की भौतिक समझ तेजी से उन्नत हुई । मुख्य रूप से गैलीलियो गैलीली (1564-1642) लेकिन साथ ही मारिन मर्सने (1588–1648) ने स्वतंत्र रूप से कंपन तारों के पूर्ण कानूनों की खोज की (2000 साल पहले पाइथागोरस और पाइथोगोरियन ने जो शुरू किया था उसे पूरा करते हुए)। गैलीलियो ने लिखा है "तरंगें एक सोनोरस बॉडी के कंपन से उत्पन्न होती हैं, जो हवा के माध्यम से फैलती हैं, कान के तिपानम को उत्तेजित करती हैं, जो कि मन ध्वनि के रूप में व्याख्या करता है", एक उल्लेखनीय कथन जो शारीरिक और मनोवैज्ञानिक ध्वनिकी की शुरुआत की ओर इशारा करता है। । ध्वनि की गति का प्रायोगिक मापहवा में 1630 और 1680 के बीच कई जांचकर्ताओं द्वारा सफलतापूर्वक किया गया, प्रमुख रूप से मेर्सेन। इस बीच, न्यूटन (1642-1727) ने ठोस पदार्थों में तरंग वेग के लिए संबंध बनाया, भौतिक ध्वनिकी की एक आधारशिला ( सिद्धांत , 1687)।
आत्मज्ञान और आगे की आयु संपादित
ध्वनिकी में पर्याप्त प्रगति, मजबूत गणितीय और शारीरिक अवधारणाओं पर आराम कर, द्वारा अठारहवें शताब्दी के दौरान बनाया गया था यूलर (1707-1783), Lagrange (1736-1813), और d 'Alembert (1717-1783)। इस युग के दौरान, निरंतर भौतिकी, या क्षेत्र सिद्धांत, एक निश्चित गणितीय संरचना प्राप्त करना शुरू कर दिया। तरंग समीकरण हवा में ध्वनि के प्रसार सहित कई संदर्भों में उभरा। [१ 17]
उन्नीसवीं शताब्दी में गणितीय ध्वनिकी के प्रमुख आंकड़े जर्मनी में हेल्महोल्ट्ज़ थे , जिन्होंने शारीरिक ध्वनिकी के क्षेत्र को समेकित किया, और इंग्लैंड में लॉर्ड रेले , जिन्होंने अपने स्मारकीय कार्य में क्षेत्र के लिए अपने प्रचुर योगदान के साथ पिछले ज्ञान को संयुक्त किया, थ्योरी ऑफ़ साउंड। (१ (()। 19 वीं शताब्दी में, व्हीटस्टोन, ओह्म और हेनरी ने बिजली और ध्वनिकी के बीच सादृश्य विकसित किया।
बीसवीं शताब्दी में वैज्ञानिक ज्ञान के बड़े शरीर के तकनीकी अनुप्रयोगों का एक बोझ देखा गया जो तब तक था। इस तरह का पहला आवेदन सबाइन के वास्तुशिल्प ध्वनिकी में काम था, और कई अन्य लोगों ने इसका पालन किया। पहले विश्व युद्ध में पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए पानी के नीचे ध्वनिक का उपयोग किया गया था। ध्वनि रिकॉर्डिंग और टेलीफोन ने समाज के वैश्विक परिवर्तन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। ध्वनि मापन और विश्लेषण इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटिंग के उपयोग के माध्यम से सटीकता और परिष्कार के नए स्तर पर पहुंच गया। अल्ट्रासोनिक आवृत्ति रेंज दवा और उद्योग में पूरी तरह से नए प्रकार के आवेदन को सक्षम करती है। नए प्रकार के ट्रांसड्यूसर (ध्वनिक ऊर्जा के जनरेटर और रिसीवर) का आविष्कार किया गया और उपयोग में लाया गया।
ध्वनिकी की मौलिक अवधारणाएँसंपादित
परिभाषासंपादित करें
ध्वनिकी को ANSI / ASA S1.1-2013 द्वारा परिभाषित किया गया है "(क) ध्वनि का विज्ञान , जिसमें इसके उत्पादन, संचरण और प्रभाव शामिल हैं, जिसमें जैविक और मनोवैज्ञानिक प्रभाव शामिल हैं। (b) एक कमरे के वे गुण, जो मिलकर इसका निर्धारण करते हैं। श्रवण प्रभाव के संबंध में चरित्र। "
ध्वनिकी का अध्ययन यांत्रिक तरंगों और कंपन के निर्माण, प्रसार और स्वागत के चारों ओर घूमता है।
उपरोक्त आरेख में दिखाए गए चरण किसी भी ध्वनिक घटना या प्रक्रिया में पाए जा सकते हैं। कई प्रकार के कारण हैं, दोनों प्राकृतिक और वाष्पशील। कई प्रकार की पारगमन प्रक्रियाएं होती हैं जो ध्वनि तरंग पैदा करते हुए ऊर्जा को किसी अन्य रूप से ध्वनि ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। एक मौलिक समीकरण है जो ध्वनि तरंग प्रसार, ध्वनिक तरंग समीकरण का वर्णन करता है , लेकिन इससे उत्पन्न होने वाली घटनाएं विविध और अक्सर जटिल होती हैं। लहर पूरे प्रसार माध्यम में ऊर्जा ले जाती है। अंततः इस ऊर्जा को फिर से अन्य रूपों में स्थानांतरित किया जाता है, उन तरीकों से जिन्हें फिर से प्राकृतिक और / या स्वेच्छा से वंचित किया जा सकता है। अंतिम प्रभाव विशुद्ध रूप से भौतिक हो सकता है या यह जैविक या वाष्पशील डोमेन में दूर तक पहुंच सकता है। पांच बुनियादी कदम समान रूप से अच्छी तरह से पाए जाते हैं चाहे हम एक के बारे में बात कर रहे होंभूकंप , सोनार का उपयोग कर अपनी दुश्मन का पता लगाने के लिए, या एक रॉक कॉन्सर्ट में बैंड बजाने वाला।
ध्वनिक प्रक्रिया में केंद्रीय चरण तरंग प्रसार है। यह भौतिक ध्वनिकी के क्षेत्र में आता है। में तरल पदार्थ , ध्वनि मुख्य रूप से एक के रूप में प्रसारित दबाव लहर । ठोस पदार्थों में, यांत्रिक तरंगें अनुदैर्ध्य तरंगों , अनुप्रस्थ तरंगों और सतह तरंगों सहित कई रूप ले सकती हैं ।
ध्वनिकी लहर के दबाव के स्तर और आवृत्तियों पर सबसे पहले दिखता है और तरंग पर्यावरण के साथ कैसे संपर्क करती है। इस बातचीत को एक विवर्तन , हस्तक्षेप या प्रतिबिंब या तीनों के मिश्रण के रूप में वर्णित किया जा सकता है । यदि कई मीडिया मौजूद हैं, तो एक अपवर्तन भी हो सकता है। ध्वनिकी प्रक्रियाओं का भी ध्वनिकी के लिए विशेष महत्व है।
तरंग प्रसार: दबाव का स्तरसंपादित
हवा और पानी जैसे तरल पदार्थों में, ध्वनि तरंगें परिवेश के दबाव स्तर में गड़बड़ी के रूप में फैलती हैं। जबकि यह गड़बड़ी आमतौर पर छोटी होती है, फिर भी यह मानव कान के लिए ध्यान देने योग्य है। सबसे छोटी ध्वनि जिसे एक व्यक्ति सुन सकता है, जिसे सुनने की दहलीज के रूप में जाना जाता है , परिमाण के दबाव से छोटे परिमाण के नौ आदेश हैं। इन गड़बड़ियों की जोर ध्वनि दबाव स्तर (एसपीएल) से संबंधित है जिसे डेसिबल में लॉगरिदमिक पैमाने पर मापा जाता है।
तरंग प्रसार: आवृत्तिसंपादित
भौतिक विज्ञानी और ध्वनिक इंजीनियर आवृत्तियों के संदर्भ में ध्वनि दबाव के स्तर पर चर्चा करते हैं, आंशिक रूप से क्योंकि यह हमारे कान ध्वनि की व्याख्या करते हैं। जिसे हम "उच्च पिच" या "लोअर पिचेड" ध्वनियों के रूप में अनुभव करते हैं, वह दबाव कंपन है जिसमें प्रति सेकंड अधिक या कम संख्या में चक्र होते हैं। ध्वनिक माप की एक सामान्य तकनीक में, ध्वनिक संकेतों को समय पर नमूना लिया जाता है, और फिर अधिक सार्थक रूपों में प्रस्तुत किया जाता है जैसे कि ऑक्टेव बैंड या समय आवृत्ति भूखंड। इन दोनों लोकप्रिय तरीकों का उपयोग ध्वनि का विश्लेषण करने और ध्वनिक घटना को बेहतर ढंग से समझने के लिए किया जाता है।
पूरे स्पेक्ट्रम को तीन खंडों में विभाजित किया जा सकता है: ऑडियो, अल्ट्रासोनिक, और इंफ़्रासोनिक। ऑडियो रेंज 20 हर्ट्ज और 20,000 हर्ट्ज के बीच आती है । यह सीमा महत्वपूर्ण है क्योंकि इसकी आवृत्तियों का पता मानव कान द्वारा लगाया जा सकता है। इस रेंज में भाषण संचार और संगीत सहित कई अनुप्रयोग हैं। अल्ट्रासोनिक रेंज बहुत उच्च आवृत्तियों को संदर्भित करता है: 20,000 हर्ट्ज और उच्चतर। इस श्रेणी में छोटी तरंग दैर्ध्य हैं जो इमेजिंग प्रौद्योगिकियों में बेहतर रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देती हैं। अल्ट्रासोनोग्राफी और इलास्टोग्राफी जैसे चिकित्सा अनुप्रयोग अल्ट्रासोनिक आवृत्ति रेंज पर निर्भर करते हैं। स्पेक्ट्रम के दूसरे छोर पर, सबसे कम आवृत्तियों को इन्फ्रासोनिक रेंज के रूप में जाना जाता है। इन आवृत्तियों का उपयोग भूगर्भीय घटनाओं जैसे भूकंपों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
स्पेक्ट्रम विश्लेषक जैसे विश्लेषणात्मक उपकरण दृश्य और ध्वनिक संकेतों और उनके गुणों की माप की सुविधा प्रदान करते हैं। इस तरह के एक उपकरण द्वारा उत्पादित स्पेक्ट्रोग्राम दबाव के स्तर और आवृत्ति प्रोफाइल के समय का एक चित्रमय प्रदर्शन है जो एक विशिष्ट ध्वनिक संकेत को उसके परिभाषित चरित्र को देता है।
ध्वनिकी में पारगमनसंपादित
एक ट्रांसड्यूसर एक प्रकार की ऊर्जा को दूसरे में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण है। एक इलेक्ट्रोकॉस्टिक संदर्भ में, इसका मतलब ध्वनि ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (या इसके विपरीत) में परिवर्तित करना है। इलेक्ट्रोकैस्टिक ट्रांसड्यूसर में लाउडस्पीकर , माइक्रोफोन , कण वेग सेंसर, हाइड्रोफोन और सोनार प्रोजेक्टर शामिल हैं। ये उपकरण ध्वनि तरंग को विद्युत संकेत से या उससे परिवर्तित करते हैं। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले पारगमन सिद्धांत विद्युत चुंबकत्व , इलेक्ट्रोस्टैटिक्स और पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी हैं ।
सबसे आम लाउडस्पीकर (जैसे वूफर और ट्वीटर ) में ट्रांसड्यूसर , विद्युत चुम्बकीय उपकरण हैं जो एक विद्युत चुम्बकीय आवाज कॉइल द्वारा संचालित एक निलंबित डायाफ्राम का उपयोग करके तरंगों को उत्पन्न करते हैं, जो दबाव तरंगों को भेजते हैं। इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन और कंडेंसर माइक्रोफोन इलेक्ट्रोस्टैटिक्स को नियोजित करते हैं - जैसे ध्वनि तरंग माइक्रोफोन के डायाफ्राम पर प्रहार करती है, यह एक वोल्टेज परिवर्तन को गति देता है और प्रेरित करता है। मेडिकल अल्ट्रासोनोग्राफी में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्रासोनिक सिस्टम पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर को रोजगार देते हैं। ये विशेष सिरेमिक से बने होते हैं जिसमें यांत्रिक कंपन और विद्युत क्षेत्र सामग्री की एक संपत्ति के माध्यम से आपस में जुड़े होते हैं।
अकौता करनेवालासंपादित
ध्वनिकी विज्ञान ध्वनि का विशेषज्ञ है। [१ 18]
शिक्षासंपादित करें
कई प्रकार के ध्वनिकी हैं, लेकिन उनके पास आमतौर पर स्नातक की डिग्री या उच्च योग्यता है। कुछ के पास ध्वनिकी में डिग्री है, जबकि अन्य भौतिकी या इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों में अध्ययन के माध्यम से अनुशासन में प्रवेश करते हैं । ध्वनिकी में बहुत काम गणित और विज्ञान में एक अच्छी ग्राउंडिंग की आवश्यकता है । कई ध्वनिक वैज्ञानिक अनुसंधान और विकास में काम करते हैं। कुछ भाषण , संगीत और शोर की धारणा (जैसे सुनने , मनोविश्लेषण या न्यूरोफिज़ियोलॉजी ) के हमारे ज्ञान को आगे बढ़ाने के लिए बुनियादी शोध करते हैं। अन्य ध्वनिक वैज्ञानिक इस बात की अग्रिम समझ रखते हैं कि ध्वनि किस प्रकार प्रभावित होती है क्योंकि यह पर्यावरण के माध्यम से चलती है, जैसे कि अंडरवाटर ध्वनिकी , वास्तुकला ध्वनिकी या संरचनात्मक ध्वनिकी । काम के अन्य क्षेत्रों को नीचे दिए गए उपविषकों के तहत सूचीबद्ध किया गया है। ध्वनिक वैज्ञानिक सरकारी, विश्वविद्यालय और निजी उद्योग प्रयोगशालाओं में काम करते हैं। कई एकैस्टिक इंजीनियरिंग में काम करते हैं । कुछ पदों, जैसे कि संकाय (अकादमिक स्टाफ) को डॉक्टर ऑफ फिलॉसफी की आवश्यकता होती है ।
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