Decibelskalan: Att komprimera ett enormt intensitetsomfång

1 · Förutsäg

Ljudintensiteter som människor kan höra spänner över en faktor biljon, från en viskning till en jetmotor. Varför mäter vi ljudnivån i decibel i stället för direkt i W/m²?

• Decibel använder en logaritmisk skala, så lika dB-steg motsvarar lika stora multiplicativa hopp i intensitet.
• Decibel är bara en linjärt omskalad version av W/m² för bekvämlighetens skull.
• Decibel mäter något fysikaliskt annat än intensitet.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Decibel och tryck på Återställ. Källan strålar 0.12 W i alla riktningar.
2. Aktivera avläsningarna av intensitet och ljudnivå hos observatören.
3. Ställ in observatörens avstånd från källan för varje försök och notera intensiteten och ljudnivån.

3 · Samla data

Rita ljudnivån β (y-axeln) mot log₁₀(intensiteten I i W/m²) (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök I = P/(4πr²) med P = 0.12 W (uppgett i µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), sedan β = 10·log₁₀(I/I₀) med referensintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m². Jämför båda med tabellen.
2. Även om ditt närmaste och ditt mest avlägsna försök skiljer sig i intensitet med en faktor 16, ändrar sig ljudnivåkolumnen med bara cirka 12 dB mellan dem. Förklara varför, med logaritmen i formeln.

5 · Utvidga

1. Referensintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m² är definierad som ungefär det svagaste ljud en människa kan höra (0 dB). Använd formeln: vilken ljudnivå skulle en lyssnare mäta exakt vid tröskelintensiteten?
2. Varje +10 dB motsvarar en ×10-ökning i intensitet, inte en fördubbling. Ungefär hur många dB lägger en intensitet som fördubblas (×2) faktiskt till, enligt formeln?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik