Длина звуковых волн
Электромагнитные колебания, используемые для радиопередач, можно характеризовать длиной волны или частотой. Пожалуй, большинству радиолюбителей и радиослушателей более привычны и понятны длины волн, а не частоты. Длина волн, например, 1 200, 300, 42 м «понятнее», чем соответствующие им частоты: 250 килогерц, 1 000 килогерц и 7,145 мегагерц.
Но звуковые колебания мы привыкли определять только частотой. Что говорит вам выражение «звуковая волна длиной два метра»? Низкий это тон или высокий? Сразу трудно даже сообразить, можем мы слышать звук с такой длиной волны или не можем.
Между тем звуковые колебания, так же как и электромагнитные, можно характеризовать как частотой, так и длиной волны. Для того чтобы узнать длину электромагнитной волны, надо скорость распространения радиоволн разделить на частоту. Точно так же надо поступить и для определения длины звуковой волны.
Скорость распространения звуковых волн в воздухе при +15°С и нормальном атмосферном давлении (1 013 миллибар = 760 мм ртутного столба) равна 340 м в секунду. Следовательно:
длина волны в метрах = 340 / частоту в герцах
Из этого выражения легко найти, что длине звуковой волны 2 м соответствует частота звука 170 герц, так как 340 / 170 = 2. Значит, звуковую волну длиной 2 м мы слышать можем. 170 герц — довольно низкий тон, это примерно самый низкий тон, какой может воспроизвести женский голос.
Какой же длины звуковые волны мы слышим?
Частотный диапазон органов слуха у разных людей неодинаков, в особенности у его верхней границы. Не все слышат писк комара или летучей мыши, трескотню цикад, которым соответствуют частоты 12 000—16 000 герц. Иные могут наслаждаться полной тишиной южного парка, в то время как другим будет казаться, что парк наполнен трескотней цикад и писком мошкары. Но в среднем считается, что человек слышит частоты от 15— 16 до 16 000 герц. Этим частотам соответствуют длины волн от 21 м до 2,1 см. Раскаты грома имеют длину волны около 21 ж, а комариный писк — около 2 см.
Человеческий голос способен производить звуковые волны длиной примерно от 4 м до 28 см, считая по основным частотам. Однако звуки нашего голоса содержат много высших тонов (обертонов), придающих ему тембровую окраску, благодаря чему мы можем узнавать человека по голосу. Длина волны обертонов значительно короче основных частот. Общее представление о спектре человеческого голоса может дать следующая таблица.
Один из наших лучших радиоприемников «Мир» воспроизводит без большого ослабления звуковые волны от 5,67 м до 5,2 см (60—6 500 герц).