ध्वनि हमारे जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। कान हमारी इंद्रियों में से एक होने के कारण हमें अपने आसपास की दुनिया को सुनने की क्षमता देता है। जानकारी साझा करने, कला बनाने, लोगों के साथ बातचीत करने, कार्य शेड्यूल को विनियमित करने और जीवन के कई अन्य अनगिनत पहलुओं के लिए ध्वनि महत्वपूर्ण है।
आइए समझते हैं:
एक रबर बैंड लें और इसे पेंसिल बॉक्स के लंबे किनारे के चारों ओर लगाएं। बॉक्स और स्ट्रेच्ड रबर के बीच में दो पेंसिलें डालें। अब रबर बैंड को बीच में कहीं बांध लें। आप क्या देखते हैं?
जब एक कसकर खींची गई पट्टी को तोड़ा जाता है, तो यह कंपन करती है और ध्वनि उत्पन्न करती है । जब यह कंपन करना बंद कर देता है, तो यह ध्वनि उत्पन्न नहीं करता है। किसी वस्तु के आगे-पीछे या आगे-पीछे की गति को कंपन कहते हैं।
मनुष्यों में, ध्वनि वाक् बॉक्स या स्वरयंत्र द्वारा उत्पन्न होती है । अपनी अंगुलियों को गले पर रखें और एक सख्त गांठ ढूंढें जो निगलते समय हिलने-डुलने लगे। शरीर के इस हिस्से को वॉयस बॉक्स के नाम से जाना जाता है। वॉयस बॉक्स में दो मुखर डोरियों को इस तरह से फैलाया जाता है कि यह हवा के पारित होने के लिए उनके बीच एक संकीर्ण भट्ठा छोड़ देता है। जब फेफड़े भट्ठा के माध्यम से हवा को बल देते हैं, तो मुखर तार कंपन करते हैं, ध्वनि उत्पन्न करते हैं। वोकल कॉर्ड से जुड़ी मांसपेशियां डोरियों को टाइट या ढीली बना सकती हैं।
पुरुषों, महिलाओं और बच्चों की आवाज़ें अलग-अलग क्यों होती हैं?
ऐसा इसलिए है क्योंकि पुरुषों में वोकल कॉर्ड लगभग 20 मिमी लंबे होते हैं। महिलाओं में, ये लगभग 5 मिमी छोटे होते हैं। बच्चों के वोकल कॉर्ड बहुत छोटे होते हैं।
हम अपने कानों से ध्वनि सुनते हैं। कान के बाहरी भाग का आकार फ़नल की तरह होता है। जब ध्वनि हमारे कानों में प्रवेश करती है, तो यह एक नहर से नीचे जाती है जिसके अंत में एक पतली कसकर फैली हुई झिल्ली होती है जिसे कर्णपट कहा जाता है। ध्वनि कंपन से ईयरड्रम कंपन करता है। ईयरड्रम आंतरिक कान में कंपन भेजता है जो मस्तिष्क को संकेत भेजता है और इसी तरह हम सुनते हैं।
ध्वनि के प्रसार के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। यह निर्वात में यात्रा नहीं कर सकता। यही कारण है कि दो अंतरिक्ष यात्री एक-दूसरे को अंतरिक्ष या चंद्रमा में नहीं सुन सकते जहां वायुमंडल नहीं है। ध्वनि ठोस, द्रव और गैस में यात्रा कर सकती है। इसकी गति ठोस में अधिक, द्रव में कम और गैसों में कम होती है। उदाहरण के लिए, लोहे में ध्वनि की गति लगभग 5000 मीटर/सेकेंड है, पानी में यह लगभग 1500 मीटर/सेकेंड है और हवा में यह लगभग 330 मीटर/सेकेंड है। इसका क्या तात्पर्य है? इसका तात्पर्य यह है कि कण जितने करीब होते हैं, ध्वनि उतनी ही तेज गति से यात्रा कर सकती है।
आइए देखें कि एक माध्यम में ध्वनि कैसे यात्रा करती है।
कल्पना कीजिए कि आप स्पीकर के माध्यम से संगीत सुन रहे हैं। स्पीकर की आवाज़ आपके कान तक कैसे पहुँचती है? ध्वनि ऊर्जा का एक रूप है जिसे यात्रा करने के लिए सामग्री की आवश्यकता होती है। ध्वनि तरंग या वायु कणों के विक्षोभ के रूप में गमन करती है। जब संगीत बज रहा होता है तो स्पीकर कंपन कर रहा होता है। जब संगीत बंद होता है, तो हवा की परतें स्थिर होती हैं, लेकिन जब स्पीकर चालू होता है, तो कंपन हवा की इन परतों को परेशान करती है। कण कंपन करने वाली वस्तु से कान तक नहीं जाते हैं। कंपन करने वाली वस्तु के संपर्क में माध्यम का एक कण पहले अपनी संतुलन स्थिति से विस्थापित होता है। इसके बाद यह आसन्न कण पर बल लगाता है। जिसके परिणामस्वरूप आसन्न कण अपनी विरामावस्था से विस्थापित हो जाता है। आसन्न कण को विस्थापित करने के बाद पहला कण अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है। यह प्रक्रिया माध्यम में तब तक चलती रहती है जब तक ध्वनि आपके कान तक नहीं पहुंच जाती। एक माध्यम में ध्वनि के प्रसार के दौरान ऐसा ही होता है, इसलिए ध्वनि को एक तरंग के रूप में देखा जा सकता है।
जब कोई कंपन करने वाली वस्तु आगे बढ़ती है, तो वह अपने सामने की हवा को धक्का देती है और संपीड़ित करती है, जिससे उच्च दबाव का क्षेत्र बनता है। इस क्षेत्र को संपीड़न (सी) कहा जाता है। यह संपीड़न कंपन करने वाली वस्तु से दूर जाने लगता है। जब कंपन करने वाली वस्तु पीछे की ओर जाती है, तो यह कम दबाव का क्षेत्र बनाती है जिसे रेयरफैक्शन (R) कहा जाता है। जैसे-जैसे वस्तु तेजी से आगे-पीछे होती है, हवा में संपीड़न और विरलन की एक श्रृंखला बन जाती है। ये ध्वनि तरंग बनाते हैं जो माध्यम से फैलती है। संपीड़न उच्च दबाव का क्षेत्र है और विरलन कम दबाव का क्षेत्र है। दाब किसी दिए गए आयतन में किसी माध्यम के कणों की संख्या से संबंधित होता है। एक पूर्ण और आगे की गति एक संपीडन और एक विरलन बनाती है जो एक साथ मिलकर एक तरंग का निर्माण करती है। वह तरंग जिसमें माध्यम के कण ध्वनि के संचरण की दिशा में अपनी माध्य स्थिति के बारे में कंपन करते हैं, अनुदैर्ध्य तरंग कहलाती है।
लहर से संबंधित कुछ शब्द:
1) आयाम: किसी माध्यम के कण का उसकी माध्य स्थिति के दोनों ओर अधिकतम विस्थापन तरंग का आयाम कहलाता है। इसे अक्षर a से दर्शाया जाता है और इसका SI मात्रक मीटर होता है।
2) समय अवधि: माध्यम के एक कण द्वारा कंपन को पूरा करने में लगने वाले समय को तरंग का आवर्त काल कहते हैं। इसे T अक्षर से दर्शाया जाता है और इसका SI मात्रक दूसरा है।
3) आवृत्ति: माध्यम के एक कण द्वारा एक सेकंड में किए गए कंपनों की संख्या को तरंग की आवृत्ति कहा जाता है। इसे f अक्षर से दर्शाया जाता है और इसका SI मात्रक सेकेंड -1 या हर्ट्ज़ (Hz) होता है।
समय T में, तरंगों की संख्या = 1 होती है, इसलिए 1 सेकंड में तरंगों की संख्या या आवृत्ति होती है
\(f = \frac{1}{T}\)
4) तरंगदैर्घ्य: तरंग द्वारा माध्यम के कण के कंपन के एक आवर्त काल में तय की गई दूरी को उसकी तरंगदैर्घ्य कहा जाता है और इसे प्रतीक द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। इसका SI मात्रक मीटर है। एक अनुदैर्ध्य तरंग में, दो क्रमागत संपीडनों या दो क्रमागत विरलन के बीच की दूरी एक तरंगदैर्घ्य के बराबर होती है।
मानव कान द्वारा लगभग 20 कंपन प्रति सेकंड (20 हर्ट्ज) से कम आवृत्तियों की ध्वनि का पता नहीं लगाया जा सकता है। ऐसी ध्वनियों को अश्रव्य कहा जाता है। ऊपर की ओर, लगभग 20,000 कंपन प्रति सेकंड (20 kHz) से अधिक आवृत्तियों की ध्वनियाँ भी मानव कान के लिए श्रव्य नहीं हैं। इस प्रकार, मानव कान के लिए, श्रव्य आवृत्तियों की सीमा लगभग 20 से 20,000 हर्ट्ज तक होती है। कुत्ते जैसे कुछ जानवर 20,000 हर्ट्ज से अधिक आवृत्तियों की आवाज़ सुन सकते हैं।
आइए हम अपना खुद का स्ट्रिंग टेलीफोन बनाएं।
आवश्यक सामग्री: 2 पेपर कप, लगभग 2 फुट के तार का टुकड़ा, पेपर कप में छेद करने के लिए कील
1. प्रत्येक पेपर कप के तल में एक छोटा सा छेद करने के लिए एक कील का प्रयोग करें
2. कप के माध्यम से स्ट्रिंग खींचो और एक गाँठ बांधें। ध्वनि को आगे तक ले जाने में मदद करने के लिए स्ट्रिंग के एक लंबे टुकड़े का उपयोग करें
3. एक व्यक्ति फोन को अपने कान तक पकड़ सकता है और दूसरा व्यक्ति दूसरे कप में बात कर सकता है। डोरी को कस कर रखें नहीं तो ध्वनि तरंगें ठीक से यात्रा नहीं करेंगी।
यह कैसे काम करता है?
ध्वनि तरंगें तब बनती हैं जब ध्वनियाँ हवा में कंपन करती हैं। इस गतिविधि में, आपकी आवाज कप के अंदर की हवा को कंपन करती है, जिसे बाद में कप के नीचे स्थानांतरित कर दिया जाता है। कप का निचला भाग ध्वनि तरंगों को स्ट्रिंग तक पहुंचाता है, और इसी तरह दूसरे कप में।
