АКУСТИКА, АКУСТИЧНА ТЕХНІКА
Світ, що оточує нас, з повним правом можна назвати світом звуків. Звучать навколо голоси людей і музика, шум вітру і щебет птахів, гуркіт моторів і шелест листя. З точки зору фізики звук - це механічні коливання, які поширюються в пружної середовищі: повітрі, воді, твердому тілі і т. П. Коливання струна призводить в рух навколишній її повітря, то стискаючи його, то розріджуючи. Шари підвищеного і зниженого тиску розбігаються один за одним на всі боки і утворюють звукову хвилю. Досягаючи нашого вуха, механічні коливання передаються барабанних перетинках - ми чуємо звучить струну.
Здатність людини сприймати пружні коливання, чути їх відбилася в назві вчення про звук - акустика (від грецького akustikos - слуховий, чутний), яке досліджувало спочатку саме чутні людиною звукові хвилі з частотою від 16 Гц до 20 кГц (1 Гц-1 коливання в 1 с). Низьким звукам (бій барабана) відповідають низькі частоти, від 16 до 200 Гц; високим (свисток) -середні і високі частоти, від 5000 Гц (5 кГц) і вище. Зараз акустика як область фізики розглядає більш широкий спектр пружних коливань - від найнижчих частот до гранично високих, аж до 1012-1013 Гц. Чи не чутні людиною звукові хвилі з частотами менше 16 Гц називають інфразвуком, від 20 кГц до 109 Гц - ультразвуком, а коливання з частотами вище 109 Гц - гіперзвуком.
Звукові хвилі в приміщенні можуть багаторазово відбиватися від стін і предметів, як би блукаючи по залу і поступово затухаючи. Таке явище називається реверберацією. Час реверберації визначає якість приміщення з точки зору акустики. При дуже великому часу реверберації звуки «бродять» по залу, накладаючись один на одного і заглушаючи джерело основного звуку, зал стає занадто гучним. Малий час реверберації теж погано - звукові хвилі швидко поглинаються стінами, і тому звуки виходять глухими, втрачають свою виразність. Ось і шукають архітектори-акустики «золоту середину» для кожного залу.
Поширення звуку в земній корі досліджує Геоакустика, використовуючи отримані дані для вивчення будови нашої планети і що протікають в її надрах процесів.
У 1880 р французькі вчені брати П'єр і Поль Кюрі зробили відкриття, яке виявилося дуже важливим для акустики. Вони виявили, що, якщо кристал кварцу стиснути з двох сторін, на гранях кристала з'являються електричні заряди. Це властивість - п'єзоелектричний ефект - тепер широко використовується для виявлення не чутного людиною ультразвуку. Справді, якщо кристал виявиться на шляху ультразвукової хвилі, вона стисне його - і на гранях з'являться електричні заряди. Стискаючись і розширюючись, кристал як би генерує змінний електричний струм, який можна виміряти чутливими приладами.
І навпаки, якщо до граней кристала прикласти змінна електрична напруга, він почне коливатися, стискаючись і розширюючись, з частотою зміни напруги. Коливання кристала будуть передаватися повітрю (або будь-який інший межує з кристалом середовищі - воді, твердого тіла і т. П.), І виникне ультразвукова хвиля.
Приймачі і випромінювачі ультразвукових хвиль знаходять все більш широке застосування в науці і техніці. Наприклад, поширюючись в металі, ультразвук відбивається від різних неоднорідностей всередині нього - раковин, тріщин, сторонніх домішок. Спеціальний прилад - ультразвуковий дефектоскоп (див. Дефектоскопія) дозволяє контролювати якість металевих виробів, бетонних опор і плит. Ультразвуком можна різати і свердлити метали, скло і навіть алмази (див. Електрофізичні методи обробки). Тонкий ультразвуковий промінь замінює скальпель хірурга в дуже точних і складних операціях і допомагає лікувати пухлини (див. Медичне устаткування).
З розвитком електроніки з'явився новий напрям в області акустики - акустоелектроніка, яка займається дослідженням ефектів взаємодії акустичних хвиль з електромагнітними полями і електронами провідності в конденсованих середовищах, а також створенням пристроїв, що діють на основі цих ефектів. Акус-тоелектронние пристрої використовуються для обробки радіосигналів в радіоелектронній апаратурі, для управління спектральним складом оптичного випромінювання, для зчитування, зберігання і запису інформації.