س :- ماذا يعني التردد وطول الموجه ؟
التردد هو عدد الموجات التي تصل إلى نقطة معينة في وحدت الزمن
يطلق على المسافة بين قمتين متتاليتين طول الموجة في حين نطلق على نصف المسافة العمودية بين قمة وقاع الموجة اسم اتساع الموجة
س :- ما العلاقة بين الزمن الدوري والتردد بالنسبة للموجة ؟
الزمن الدوري هو الزمن الذي تستغرقه موجة كاملة لاجتياز نقطة معروفة فالواحد منها هو مقلوب الأخر فإذا كان عدد الموجات خمسة إذا تحتاج الموجة الواحدة
لخمس الثانية كي تجتاز هذه النقطة عندها يكون تردد الموجة خمس مرات في الثانية وزمنها الدوري خمس من الثانية
يقاس التردد بالهرتز ويرمز لها بالرمز (hz )
س:- ماذا نعرف عن الموجات أيضا ؟
تحمل الموجات على اختلاف أنواعها الطاقة ويستدل من اتساع الموجة على كبرها أو صغرها كما يدل على مقدار الطاقة التي تنقلها
إذ كلما ازداد اتساع الموجة تصاعد مقدار الطاقة التي تحملها والعكس صحيح أيضا
إما انتقال الموجات فأنه يحصل خلال فترة زمنية محددة كما أن للموجات سرعة انتقال
فلو لاحظنا أمواج البحر لوجدنا أن قمة الموجة الواحدة تحتاج إلى زمن لكي تحل كأنها قمة الموجة التالية
وهذا الزمن هو الزمن الدوري وطول الموجة هي المسافة بين قمتين لموجة واحدة إذا تكون سرعة انتقال الموجة هي طول الموجة مقسوماً على الزمن الدوري
كيف يتم انتقال الصوت ؟د
لا يحدث انتقال الصوت في الفراغ بل يحتاج إلى وسط مادي كي ينتقل وبصورة خاصة في الهواء
ينتج الصوت عن اهتزاز الأجسام في أوساط مادية كالهواء والماء والخشب والمعادن وغيرها
وان هذة الاهتزازات تنتقل على شكل موجات داخل الجسم نفسة
فان ضرب الشوكه الرنانه مثلا يولد في الهواء موجات انضغاطية بسبب التخلخل الحاصل في لاهواء ولكن سرعان ما تعود الشكوكة لارنانة الى وضعها الاصلي
تحتاج الموجات الصوتية الى زمن لتنتقل خلاله من مكان صدروها الى اذن السامع اي يحتاج الصوت الى زمن
كي يقطع المسافة بين مكان حدوثة ومكان سماعة
والمقارنة سرعة الضوء غير واردة لأن سرعة الضوء كبيرة جداُ ( 300,000 كم/ثانية ) وسرعة الصوت (340متر /ثانية )
وقد برهن العلماء ان موجات الصوت تنتقل في الجوماد والسوائل بشكل اسرع منه في الهواء وسبب ذالك كون جزئات الاوساط المادية الجامدة والسائلة مترابطة بعضها ببعض اكثر من الغازات
ممما يساعد على اتنقال اسرع
ما هي الموجا ت السمعية ؟
ينتج الصوت عن اهنزاز الاجسام فعندما ندفع مسطرة الى الاعلى يحدث انظغاط في الهواء الموجود تحت المسطرة فيندفع الهواء ليملا هذا الفارغ فيحصل تخلخل في الهواء فوق المسطرة هذا من ناحية اما ناحية اخرى متى تسمع اذاننا
الصوت الناتج عن مثل هذة الاهتزازات طبيعياً اذاننا مهئية للتتأثر بمدى مجدود من الموجات الصوتية يتراوح ترددها بين 20 هرتز و 20000 هرتز فتعرف هذه الموجات بالموجات السمعية وتعرف الموجات التي يقل ترددها عن 20 هرتزدون السمعية
اي لا يمكننا سماعها بينما لاموجات التي يزيد ترددها عن 20,000 هرتز والتي لا نسمعها ايضاُ بالموجات فوق السمعية يستطيع الكلب ان يسمع الموجات الصوتية التي تصل الى 25,000 هرتز اما الخفاش فيصدر عنه موجات صوتية فوق سمعية يصل ترددها الى 80,000 هرتز
ما هو الصدى ؟
اثتبت التجارب والابحاث العلمية ان الموجات الصوتية تردد او تنعكس عن الحاجز الذي يعترض طريقها فقد نسمع الصوت ينعكس عن الحائط
وكانه صادر عن موجود وراء الحائط هذا الظاهرة اطلق عليها اسم الصدى (echo) من جهه اخرى تبين للذان البشرية تستطيع بشكل عادي التمييز بين الصوت الاصلي وصداه اذا كانت المسافة التي تصل بين الصوتين لا تقل عن 17 متر
وقد حدد العلماء ذالك على اساس ان الاذن عندها احساس بالصوت يستمر لمدة او ثانية بعد انقطاعة اذن يحصل الصدى مع توفر شرطين اساسيين
1- وجود سطح عاكس تنعكس عنه الموجات الصوتية
2- ان تكون الفترة الزمنية بين حدوث الصوت وصداه ثانية اواكثر
من هنا كانت مشاكل الصدى من جهه لتأمين اسماع افضل فيث القاعات الكبرى اثناء القاء الخطابات
وكانت الاستفادة من الصدى في دارسة اعماق البحار ولامسح الجيولوجي ولااهم دارسة الزلازل ولابراكين
ماهي خصائص الصوت ؟
تصل الموجات الصوتية التي يمكن سماعها الى الاذن فتنقل الاعصاب تاثيرات هذه الموجات الى الدماغ حيث تتم ترجمتها الى اصوات ونغمات معروفة
لكي يتعرف الدماغ الى الاصوات ويميزها يجب ان تتمتع الموجات السمعية بخصائث طبيعية مميزه
1- درجة الصوت :- فتميز الاذن بواسطة بين الصوت الحد (aigu) والصوت الغليظ (grave)
كلما كان تردد الصوت اكبر كان درجة اعلى والعكس صحيح
2- ارتفاع الصوت :- يطلق عادة على الصوت الحاد صفه مرتفع الدرجة وعلى الصوت الغليظ منخفظ لادراجة
3- شدة الصوت هي الخاصية التي تمكن الاذن من التمييز بين صوت قوي واخر ضعيف
تعتمد شدة الصوت على اتساع الموجات الصوتية التي تنقله ولكما كان اتساع الموجات كبيراًُ لكما كانت شدة الصوت اعلى والعكس صحيح كما تعتمد شدة الصوت على الجسم المهتز الذ ي يحدث الصوت
وكذالك نجد ان المسافة التي تفصل بين مصدر الصوت والسامع لها علاقة بشدة الصوت
تقاس شدة الصوت بوحدة قياس تدعى دسيبيل (decibelle) اذ بين 10 و 20 ديسبيل يكون الصوت همساً وفوق 120 ديسبيل يحدث الماًُ في الاذنين
ماهو مبداء الارسال الالسلكي ؟
ان عملية ارسال الامواج الكهرومغناطيسية الى مسافات بعيده يتطلب ارسال تيار عال التواتر والتوتر في دارة مفتوحة وبما ان تواترات الامواج الكهرومغناطيسية التي تولدها التيارات الصوتية المضخمة منخفضة ومتعددة لذا فأشعاعها لا يمكن ان يصل الى مسافات بعيدة
الا بستعمال هويئات طويلة متعددة الى ان كل منها يلائم كل منها تواتر صوت معين بذلك تحمل التيارات الصوتية على تيار عالي التواتر يرسالة هوائي واحد فتغير من سعه هذا التيار تغيراً يلائم الصوت وهو مايعرف بأسم ( التكيف بالسعة )
فالارسال يحتاج الى مولد للاهتزازات العالية التواتر مع جهاز يحول الاهتزازات الصوتية الى كهربائية ويقويه وذلك كي تستطيع ان تجمع في دائرة للارسال المفتوح اي الهوائي
س :ماهو مبدا الاستقبال الاسلكي؟
تكون الامواج الكهرومغناطسيه التي يرسلها هوائي الارسال قادرة على توليد تيارات ضعيفه في دارات مناسبه تتاثر بمجالها الكهربائي او بمجالها المغناطيسي
الا ان هذه التيارات تكون عالية التواتر مكيفة وتلاقي ممناعة كبيره حين مرورها في وشائع سماعة الهاتف او مكبر الصوت فلا توثر فيهما لذا ينبغي تضخيم هذا التيار الصوتي كي يمر في السماعه او في المكبر
على هذا الاساس يحتاج الاستقبال الى هوائي يمكن تغيير دوره الخاص ليتجاوب مع اهتزاز معين والى مضخم والى كاشف يقوم التيار
ومن ثم الى جهاز تصفيه يفصل التيار الصوتي.
يمكننا استعمال هوائيات بشكل اطار تتاثر بالمجال المغنطيسي للموجه الكهرومغناطيسيه فتكون حساسية الاستقبال عظمى عندما يصبح مستوى الاطار عموديا على شعاع
المجال المغناطيسي يتطلب ذللك توجيها جيدا لالتقاط محطة ارسال معينه كما يحدث في راديو الترانزستور.
ما معنى جدار الصوت ؟
عندما يتحرك منبع الصوت تتراص كرات الامواجالصوتيه كلما ازدادت سرعة المنبع .
عندما تبلغ سرعة المنبع قيمة سرعة الصوت تماست هذه الكرات داخليا عندنقطه واحده لان المنبع يتحرك بسرعة الصوت ويستمر في اصدار صوته فيصل بعد زمن معين الى النقطه الاولى
وتصل معه في اللحظه نفسها جميع الامواج الصوتيه التي اصدرها وهو يجتاز المسافه بذلك تتجمع القدره الصوتيه الكبرى عند هذه النقطه ويواكب هذا التجمع المنبع في سيره مادامت له سرعة الصوت
وهكذا تبقى القدره الصوتيه لهذا التجمع محافظة على قيمتها الكبيره وثابته لتلاشي قدرات الموجات الاولى وتوالد مستمر لموجات جديده كل جسم يتحرك في الهواء يولد فيه اضطرابات تنتشر بسرعة الصوت فيرافقه تجمع من قدرات هذه الاضطرابات تسبب زيادة كبيره في ضغط الهواء تخضع الجسم الى قوى هائله قد لايتحملها كما تولد في اذن مراقب تصادفه صوتا قويا جدا يسمى سطح تجمع هذه القدره موجة الصدم وتقول ان الجسم قد بلغ جدار الصوت اما شكل موجة الصدم فيكون مستويا عموديا على شعاع السرعه.
اما اذا اخذ الجسم يسير بسرعة سر1 (ضعف سرعة الصوت ) ثابته واكبر من سرعة الصوت فان شكل موجة الصدم يصبح مخروطيا يتحرك بسرعة الجسم لكن الدوي الهائل يبقى يلاحق الجسم ويصيب كل مراقب تصادفه موجة الصدم المخروطيه.
س: ماهي المجهرات وانواعها؟
المجهرات اجهزة تحول الاهتزازات الصوتيه الى اهتزازات كهربائيه وهي على انواع متعدده تعتمد في عملها على مبادى مختلفه منها:
1ــ المجهرة الفحميه : ومبدؤها تحويل الاهتزازات الصوتيه الميكانيكيه الى تغيرات في المقاومه الكهربائيه وهي تتالف من حبيبات فحميه توضع في حفة عازله مثبته الجدران وتغطى بصفيحة ناقلة مرنه .
يجتاز قعر الحفة مسرى ناقل يصل الحبيبات الى مولد للتيار المتواصل فتغلق الدارة عن طريق الحبيبات والصفيحة المرنة .
عملها:
يهز الصوت الصفيحة المرنة اهتزازات تضغط وتخلخل الحبيبات الفحمية فتغير مقاومة المجهرة وبالتالي شدة التيار في الدائرة تغيرات لها تواتر الصوت تستعمل في مجهرات الهاتف لكنها لاتحافظ على طابع الصوت
2ـــ المجهرة ذات المكثفة :
تحول الاهتزازات الصوتيه الى تغيرات في سعة المكثفة التي بدورها تغير فرق الكمون في لبوسيهما .
عملها:
عند توليد الصوت امام اللبوس الاول يتغير البعد بين اللبوسين وبالتالي سمة المكثفة فتتغير شحنتها فيتكون في الدارة تيار متغير له تواتر الصوت يضاف الى التيار المولد المتواصل يستعمل هذا النوع في استديوهات الاذاعة والتلفزيون .
3 ـ المجهرة الديناميكية :
تقوم بتحويل الاهتزازات الصوتيه بالتحريض الكهروطيسي الى فرق كمون متغير
عملها:
عندما يتولد صوت امام المجهزة يهتز الغشاء فتتحرك الوشيعة وتتولد بين مربطيها قوة محركة تحريضية متغيرة لها تواتر الصوت تعمل هذه المجهرة ذاتيا وليست بحاجة الى مولد خارجي وهي واسعة الانتشار لانها تتاثر بالعوامل الجويه
س: ماهي مكبرات الصوت ؟
مكبرات الصوت اجهزة تعمل عكس المجهرات اذ تحول الاهتزازات الكهربائية الى اهتزازات صوتيه
نذكر منها:
1ـ سماعة الهاتف :
تتالف من مغناطيس دائم يلف عليه سلك نحاسي دقيق ومعزول وتوضع صفيحة حديديه رقيقه مرنه دائرية الشكل امام المغاطيس ويثبت محيطها في غلاف السماعه تستعمل سماعة الهاتف حين تكون الاسطاعة المستخدمه ضعيفة لانها تحدث الصوت بجوار الاذن مباشرة
2ــ مكبر الصوت الكهرديناميكي :
يشبه المجهرة الدينامكيه وقد بدل الغشاء المحدب فيها بجذع مخروط من الورق المقوى قاعدته الكبرى نحو الخارج ليستطيع هز حجم كبير من الهواء عندما تحركه الوشيحة المثبت اليها اذا طبق بين طرفيها فرق الكمون المتغير الصوتي .
يصمم مكبر الصوت خلافا للمجهرة كي يتحمل تيارات اشد تمر في الوشيحة فتخضع لقوى لابلاس الكهرطيسيه اما في الانترفون (اجهزة التخاطب الداخلي )يستخدم الجهاز نفسه مجهرة وكبرة .
ماهو مبدا تسجيل الصوت واستعادته؟
يتم تسجيل الاصوات عادة على اقراص او على اشرطة كما في المسجلات او على افلام كما في السينما الناطقه او على اقراص (cd ) مؤخرا وغيرها ففي مختلف الطرق الحديثه المتبعه في تسجيل الصوت يتم الاعتماد على تحويل الاهتزازات الصوتيه الى اهتزازات كهربية بفضل المجهرات ثم تضخم بمجموعة مصابيح او مجموعة ترانزستور تحدث هذه التيارات اما تغيرات مغناطيسيه تسجل على الاقراص او على الاشرطه واما تغيرات ضوئيه تسجلها الافلام .
في استعادة الصوت نحرك الشريط الممغنط في الاتجاه نفسه والسرعة نفسها اللذين تمت بهما عملية التسجيل على ان يبقى ملامسا راس التسجيل الذي يعمل الان راس استعادة فترسل المجالات المغناطيسية المتغيره والمتبقيه على عناصر الشريط تدفقا مغناطيسيا عبر النواة الحديديه الى الوشيحة فتحرض فيها تيارات متغيره تضخم وترسل الى مكبر الصوت .
