導入
音は、流体または固体支持体の機械的振動によって生成される波であり、周囲環境の弾性のおかげで縦波の形で伝播します。生理学的拡張により、音は、この振動が引き起こす可能性のある聴覚感覚を指定します。
音を研究する科学は音響学と呼ばれます。音響心理学では、音響学と生理学および心理学を組み合わせて、音が脳によってどのように認識され、解釈されるかを決定します。
音の伝播
圧縮性媒体 (ほとんどの場合空気)では、音は音源によって生じた圧力変動の形で伝播します。たとえば、スピーカーはこのメカニズムを使用します。数マイクロメートルを除いて、圧縮のみが移動し、空気分子は移動しません。水の中の円を観察すると、波は移動しますが、水は同じ場所に留まり、垂直に移動するだけで波に追従しません（水の上に置かれたコルクは動かずに同じ位置に留まります）。音は、フォノンと呼ばれる原子の振動の形で固体内を伝わります。ここでも、振動だけが伝播し、平衡位置の周囲で非常に弱く振動する原子は伝播しません。
音の伝播速度(誤解ですが、セレリティについても話します。後者は電磁波について定義されています) は、媒体の性質、温度、圧力に依存します。空気は理想気体に近いため、圧力は音速にほとんど影響を与えません。理想気体では、速度は次の関係式で与えられます。
- $$ {c=\frac{1}{\sqrt{\rho\chi}}} $$または$$ {\,\rho} $$はガスの密度であり、$$ {\,\chi} $$その断熱圧縮率。
したがって、ガスの密度が増加すると (慣性効果)、また圧縮率 (圧力の影響下で体積を変化させる能力) が増加すると、音速が減少することがわかります。大気に関しては、風の方向だけでなく、通過する気団の熱構造も知る必要があります。その理由は次のとおりです。
- 音は密度が変化するため、上向きの角度よりも水平方向に伝わりにくくなります。 （この性質は古くから野外劇場の設計において考慮されてきました）
- 風下では減衰が大幅に弱くなります。 (対地速度があまり乱れない限り)
- 音は文字通り、温度勾配の低い反転によって伝えられます。たとえば、夜間の冷房の後は、障害物があるにもかかわらず、風下の線路から 5 km 離れたところで電車の音が聞こえることがあります。次に、音は導波管効果への反転の下で強制的に伝播されます。
音波は 20°C の空気中で約 344 m/s で伝わり、これは 3 秒ごとに約 1 キロメートルに切り上げられます。これは、嵐のときに落雷の距離 (光の速度)を大まかに測定するのに役立ちます。その認識はほぼ瞬時に行われます）。固体（非気体）媒体では、音はさらに速く伝播します。したがって、水中での速度は 1482 m/s、鋼鉄中では 5050 m/s になります。真空中では音は伝わりません。発生する波を支える材料（遮音材）が存在しないためです。音は空気分子の動きによって伝播します。これは、波の動きと同じ方向に質点が移動するため、いわゆる縦波です (もう 1 つのタイプは横波です)。
