آكوستيك (Acoustic)

كسي كه از مباحث علم فيزيك اطلاع داشته باشد، مي‌داند كه موضوع ارتعاش و موج در اغلب مباحث فيزيك و مكانيك يا بطور مستقيم وارد است يا وسيله و ابزاري براي استدلال و فهم موضوعات ديگر است. اگر گفته شود كه: بدون اطلاع از خواص ارتعاشات تحصيل علم فيزيك و مكانيك كلاسيك غير ممكن است شايد سخني به اغراق گفته نشده است.

اما موضوع ارتعاشات و فيزيك امواج مخصوص نور و صوت اهميت اساسي دارند، زيرا در حقيقت موضوع قسمتهاي عمده و مختلف اين دو علم جستجو در خواص ارتعاش و موج چيز ديگري نيستند.

تاريخچه:

زندگي پر از صداست و ما هميشه طالب شنيدن صداهاي خوش و حياتي هستيم و از صداهاي نا مطبوع و خطرناك گريزانيم. بطور كلي بايد گفت كه هر چه پيش مي دويم، بشر نسبت به حس شنوايي بيشتر توجه پيدا مي‌كند. پيشرفت روز افزون صنايع صوت از قبيل: تلفن ـ راديو ـ فونوگراف ضبط صوت روي فيلم و تهيه فيلمهاي صدا دار و غيره خود مي‌تواند بر اين موضوع دليلي مسلم باشد.

از نظر اهميتي كه آكوستيك يا علم صدا دارا مي‌باشد مي‌توان انتظار داشت كه اين موضوع در تاريخ علوم فيزيك جزو مطالب اساسي به شمار رفته باشد، در صورتي كه چنين چيزي نيست، زيرا در قبال تاريخ ساير علوم ، تاريخ آكوستيك قسمت از قلم افتاده و مهجوري بيش نيست. يكي از دلايل اين مهجوريت تاريخي اين است كه نظريه اساسي اصلي راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهاي بسيار قديم در تحولات فكر بشري پيدا شده و اسلوب اين فكر همان است كه امروزه مورد قبول ماست. قسمتهاي عمده علم آكوستيك عبارتند از:

توليد صوت:

وقتي كه به يك جسم جامد ضربه وارد مي‌سازيم، توليد صدا مي‌كند. تحت بعضي از شرايط صداي حاصل ، بگوش انسان خوش آيند و مطبوع است و اين در واقع اساس پيدايش علم موسيقي است كه ساليان دراز قبل از تاريخ ضبط صوت ، موجود بوده است، اما موسيقي ، قرنها قبل از نظر علمي مورد تحقيق قرار گيرد، جزو صنايع ظريفه محسوب مي‌گرديد. اين مطلب مورد قبول عموم است كه اولين فيلسوف يوناني كه مبناي موسيقي را برسي نموده است. فيثاغورث مي‌باشد كه 6 قرن قبل از ميلاد زندگي مي‌كرده است.

انتشار صوت :

از مشاهداتي كه در قديم الايام شد. و بدست ما رسيده معلوم مي‌شود كه صوت بوسيله آزمايش‌هاي مربوط به هوا از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل مي‌گردد. در حقيقت ارسطو اصرار داشت كه حركت آزمايش‌هاي مربوط به هوا در نقل و انتقالات صوت موثر است ولي اين موضوع مانند ساير مطالبي كه در فيزيك بيان نموده است همراه با ابهام است. چون در موقع انتقال صوت ، آزمايش‌هاي مربوط به هوا حركتي نمي‌كند، بنابراين جاي تعجب نيست كه بگوييم كه فلاسفه ديگر معاصر ارسطو اين عقيده او را تكذيب نمودند.

به همين ترتيب در زمان گاليله ، يك فيلسوف فرانسوي گاساندي ( Gassandi ) ، انتشار صوت را جرياني از اجزا كوچك غير مرئي بسيار ريز مي‌دانست كه از جسم صدادار برخاسته و پس از عبور از آزمايش‌هاي مربوط به هوا بگوش ما رسيده و آنرا متاثر مي‌سازد. اولين كسي كه تجربه زنگ زير سرپوش خالي از آزمايش‌هاي مربوط به هوا را امتحان كرد، آتانازيرس ، كيرثر ( Jesuit Athanasuis Kircher ) مي‌باشد.

از ابتداي تاريخ آكوستيك تا به امروز ، تنها گيرنده صوتي مفيد و جالب توجهي كه دائما به كار رفته عبارت از گوش انسان مي‌باشد. از اينرو قسمت عمده موضوع اخذ صوت به مطالعه و بررسي خواص آكوستيكي اين عضو انحصار يافته است. جالب توجه اين است كه تا بحال يك نظريه كامل و قابل قبولي راجع به كيفيت شنوايي پيدا نشده است و موضوع شنوايي انسان يكي از مسايل پيچيده و گيج كننده علم جديد پيسكو فيزيك ( Psycho Physics ) مي‌باشد.

ارتباط صوت و ارتعاش:

تجربيات يوميه نشان مي‌دهد كه احساس شنيدن وقتي براي ما پيدا مي‌شود كه شي كه در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آيد. مثلا اگر پهلوي ما جامي فلزي قرار داشته باشد چنانچه با يك قطعه فلز به بدنه جام بزنيم صدايي از آن به گوش مي‌رسد، و اگر با دقت به آن نگاه كنيم ملاحظه مي‌گردد كه در حين صدا دادن لبه جام غير واضح مي‌باشد و اين علامت ارتعاش سريع است.

اگر در اين هنگام پاندول سبك وزن ساده‌اي را به بدنه جام نزديك كنيم ضربه‌هاي پشت سر هم بدنه جام را روي پاندول كه دليل ارتعاش آن است بخوبي مشاهده مي‌كنيم. اما بعضي اوقات ارتعاش به اندازه‌اي سريع است كه با چشم ديده نمي‌شود و بايد با وسايل مختلف از قبيل وسيله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.

آيا فقط آزمايش‌هاي مربوط به هوا وسيله انتقال صوت است؟

علاوه بر آزمايش‌هاي مربوط به هوا جامدات و مايعات نيز براي صوت ناقل خوبي هستند. هر كس مي‌داند كه با گذاشتن گوش خود بزمين مي‌تواند حركت عابرين پياده و چهارپايان را از مسافت نسبتا زيادي بشنود. همچنين اگر گوش خود را به ريل راه ‌آهن بچسبانيم حركت لكوموتيو و قطار را ممكن است از چندين كيلومتر بشنويم. خاصيت انتقال صوت در جامدات و مايعات قويتر از خاصيت مزبور در گازها مي‌باشد.

اغلب ديده‌ايم كه با وجوديكه پهلوي ريل راه ‌آهن ايستاده‌ايم ، صداي حركت قطاري را كه دور از ما واقع شده است نمي‌شنويم، و اگر بخواهيم صداي حركت قطار مزبور را بشنويم يا بايد گوش خود را به ريل بچسبانيم و يا اينكه يك سر ميله چوبي و يا فلزي را به ريل چسبانده و سر ديگر را روي گوش خود بگذاريم، طوريكه در هر دو حالت استخوان خارجي گوش به ارتعاش در آيد. به همين دليل است كه دياپازون را روي جعبه مخصوص قرار مي‌دهند تا صدايش قوي شود.