Звуковые весы

Звук голоса человека, как известно, представляет со­бой одну из форм энергии. Энергия эта, порождаемая голосовым аппаратом певца, заставляет периодически ко лебаться молекулы воздуха с определенной частотой и силой: чем чаще колеблются молекулы — тем звук выше, а чем амплитуда их колебаний больше — тем звук силь­нее. Звуковые колебания в воздухе распространяются, как волны на поверхности воды, только во много раз быстрее: со скоростью 340 м в секунду. Достигнув нашего уха, они заставляют колебаться барабанную перепонку, а та пере­дает эти колебания через среднее ухо в так называемый кортиев орган во внутреннем ухе, где звуковая энергия превращается из одной формы (механические колебания) в другую (биоэлектрические потенциалы слухового нерва). Добравшись до высших нервных центров голов­ного мозга, биопотенциалы слухового нерва, порожден­ные звуком, трансформируются в нашем сознании в ощу­щение всех основных физических особенностей звука: его силы, высоты, тембра, продолжительности и т. д.

Энергия голоса может приводить в колебание не только воздух и чуткую барабанную перепонку, но и бо­лее твердые предметы. Благодаря этому свойству оказа­лось возможным записать голос на пластинку.

Редкая фотография изображает Шаляпина в студии механической звукозаписи. Шаляпин поет в рупор, кото­рый колеблется от звука голоса певца. С рупором жестко связана игла, которая и вычерчивает на движущейся во­сковой ленте извилистую звуковую дорожку. Не рука искусного гравера рисует затейливые узоры звука, «ри­сует» их сам голос! Голос обладает энергией, голос рабо­тает.

Рис. 1. Запись голоса Ф. И. Шаляпина на граммофонную пластинку (фотография 1913 г.).

Когда-то в такой рупор говорил великий трибун и вождь революции В. И. Ленин. Звуковые дорожки хранят следы энергии его голоса. «Слышал» также звукозаписы­вающий рупор и голоса многих выдающихся деятелей науки и искусства.

Одним из первых, кто измерил энергию певческого голоса, был русский ученый В. Д. Зернов. В 1909 г. он создал специальный прибор — фонометр, применив для этой цели так называемый диск Рэлея.

Рис. 2. Шумомер типа Ш-63 конструкции Ленинградского института радиовещательного приема и акустики им. А. А. Попова. Объяснение в тексте

Диск Рэлея — это маленькая круглая и легкая пла­стинка, которая под действием энергии звуковых волн стремится обязательно повернуться так, чтобы ее пло­скость была параллельна плоскости звуковой волны. Чем сильнее звук, тем сильнее поворачивается диск. Если этот диск подвесить на ниточке и измерить силу кручения ни точки под действием звука, то мы и измерим силу звука, Так и поступил В. Д. Зернов. Энергию звука он выра­жал в эргах па кубический см (эрг/см3). В своей работе он приводит данные о силе голоса известных оперных певцов, или, как автор их называет, ученых певцов, в том числе и Ф. И. Шаляпина.

Для измерения звука в настоящее время приме­няются специальные переносные портативные приборы - шумомеры (рис. 2), состоящие из микрофона (/), усили­теля на лампах или транзисторах (2) и стрелочного ука­зателя (3), по шкале которого и отсчитывается уровень звуковой энергии непосредственно в общепринятых еди­ницах ее измерения. Чтобы измерить звук при помощи такого шумомера, достаточно взглянуть на его шкалу со стрелкой.

Тем не менее измерять силу голоса певцов при по­мощи шумомера не всегда удобно, особенно если певец поет ноты в быстром темпе. В этом случае трудно усле­дить за стрелкой шумомера и записать число единиц. Поэтому шумомеры чаще всего употребляются для из­мерения сравнительно медленно меняющихся по силе звуков, например производственных шумов, чистых тонов и т. д. Для измерения же быстро меняющихся звуков, та­ких, как речь или пение, применяются более сложные автоматические записывающие приборы. Один из таких приборов — самописец уровня электрических колебаний типа Н-110 отечественного производства — изображен на рис. 3. В сущности, это тот же шумомер, только стрелка его снабжена пишущим пером (/), непрерывно регистри­рующим на движущейся бумажной ленте (2) изменяю­щийся во времени уровень звуковой энергии (бумага са­мописца заранее проградуирована и разграфлена через равное число единиц).

Рис. 3. Самописец уровня электрических колебаний типа Н-110, отечественного производства. Объяснение в тексте.

Дата добавления: 2015-07-19