Lained: sissejuhatus. Helilained 1. osa

Lained on energia levimine võnkeprotsessina läbi mateeria ja tühjuse. Laine kannab kineetilist energiat kui ka potentsiaalset energiat ja mateeria osakesed muudavad  laines perioodiliselt asendit, liikudes mingi tasakaaluasendi suhtes ühes ja teises suunas. Laine-liikumine edastab energiat võnkeprotsessi levimisena.

Laineid iseloomustavad…

Amplituut – võnkuva osakese suurim hälve tasakaaluasendist ühele poole. Suurem amplituut tähendab, et laine edastab rohkem energiat.

Sagedus – võngete arv ajaühikus. Sagedus on täisvõngete (ühest laineharjast järgmiseni) arv sekundis. Seda mõõdetakse hertsides (Hz- Heinrich Hertzi järgi).

Pikilaine – laine, milles toimub võnkumine selle levimise suunas. Helilaine on pikilaine. Selle puhul võnguvad õhu molekulid edasi ja tagasi laine levimisega samas suunas. Molekulid lähenevad ja eemalduvad järjekindlalt üksteisest ning nii tekivad jadamisi suurema ja väiksema rõhuga piirkonnad, mida nimetatakse tihenduseks ja hõrenduseks.

Ristlaine – laine, mille võnkumine toimub selle levimise ristsuunas. Nööri vibutamisel tekib ristlaine ja vee pinnal esineb samuti ristlaine. Kui ristlaine levib mingis suunas, võnguvad nööri või vee osakesed igas punktis laine levimise suunaga risti.

Lainepikkus – ühe võnkesõlme (või –harja) kaugus oma naabrist. Kindla sagedusega laine levimisel osutub kõigi laineharjade vaheline kaugus samaks. See vahemaa ongi lainepikkus. Suurema sagedusega võnkumise puhul osutub lainepikkus lühemaks ja madalama sageduse puhul pikemaks.

Joonis1

Joonis 1. Laineid iseloomustavad mõisted.

Helilained

Helilaine – heli levimisel gaasis, vedelikus või tahkes aines tekkiv võnkliikumine. Heliallikas tekitab ümbritsevas keskkonnas õhuvõnkumise, mis levib vahelduva rõhuga aladena kiirusega umbes 340 m/s. Seega koosneb helilaine normaalsest suurema rõhuga tihendusest ja neile järgnevatest väiksema rõhuga hõrendustest. Heli on  kuuldav siis, kui need tihendused ja hõrendused satuvad kõrva. Helilaine ei kandu edasi tühjuses.

Helikõrgus – helist saadav mulje, mis oleneb helivõnkumise sagedusest. Tajutav helikõrgus oleneb helivõnkumise sagedusest. Kõrgema sagedusega ja vastavalt lühema lainepikkusega heli on kõrgem ja vastupidi.

Helitugevus – heli tajutav valjus. Heli tugevus oleneb rõhu muutustest helilaines. Rõhu suuremad muutused (suurem amplituud) annavad valjuma ja väikesed nõrgema heli. Helitugevust mõõdetakse detsibellides (dB).

Kaja – heli kordumine helilaine peegeldumisest. Kaja tekib siis, kui helilaine tabab mingit takistust, näiteks suurt ehitist või kaljurahnu ning peegeldub sellest ja jõuab kuulajani vahetult saabunud helilainest veidi hiljem.

joonis2

Joonis 2. Helilaine tugevus ja kõrgus.

Helilained jaotatakse vastavalt lainepikkusele kolmeks rühmaks. Kõige pikema laine-pikkusega on infraheli, keskele jääb akustiline heli ning lühim lainepikkus on ultraheli.

Kasutatud kirjandus:

Hy Ruchlis. Füüsika vannis. Tallinn, 1977

Perelman. Huvitav füüsika I ja II. Tallinn, 1983

Beattie. Sarateadlase 101 uskumatut katset. Tänapäev, 2009

Ardley. Lühientsüklopeedia. Täppisteadused. Koolibri, 2000

Leave a Reply