Thang đo Decibel: Nén một phạm vi cường độ lớn

1 · Dự đoán

Cường độ âm thanh mà con người có thể nghe được có thể lên tới hàng nghìn tỷ, từ tiếng thì thầm đến động cơ phản lực. Tại sao chúng ta đo âm lượng bằng decibel thay vì trực tiếp bằng W/m2?

• Decibel sử dụng thang đo logarit, do đó, các bước dB bằng nhau tương ứng với các bước nhảy nhân lên bằng nhau về cường độ.
• Decibel chỉ là phiên bản được thay đổi tỷ lệ tuyến tính của W/m2 để thuận tiện.
• Decibel đo một cái gì đó về mặt vật lý khác với cường độ.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước âm thanh decibel và nhấn Reset. Nguồn phát ra 0,12 W theo mọi hướng.
2. Kích hoạt tính năng đọc cường độ và mức âm thanh ở người quan sát.
3. Đặt khoảng cách của người quan sát với nguồn cho mỗi lần thử và ghi lại cường độ cũng như mức âm thanh.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ mức âm thanh β (trục y) theo log₁₀(cường độ I tính bằng W/m²) (trục x) cho ba lần lần thử của bạn. Đường thẳng có thẳng không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính I = P/(4πr²) bằng P = 0.12 W (báo cáo trong µW/m², 1 µW/m² = 10 ⁻⁶ W/m²), sau đó β = 10 ·log₁₀(I/I₀) với cường độ tham chiếu I₀ = 10 ⁻¹² W/m². So sánh cả hai với bảng.
2. Mặc dù cường độ của lần thử gần nhất và xa nhất của bạn khác nhau gấp 16 lần, cột mức âm thanh chỉ thay đổi khoảng 12 dB giữa chúng. Giải thích tại sao bằng cách sử dụng logarit trong công thức.

5 · Gia hạn

1. Cường độ tham chiếu I₀ = 10 ⁻¹² W/m² được định nghĩa là âm thanh gần như yên tĩnh nhất mà con người có thể nghe thấy ( 0 dB). Sử dụng công thức, người nghe sẽ đo chính xác mức âm thanh nào ở cường độ ngưỡng?
2. Mỗi + 10 dB tương ứng với mức tăng cường độ ×10 chứ không phải tăng gấp đôi. Sử dụng công thức, cường độ tăng gấp đôi (×2) thực sự tăng thêm bao nhiêu dB?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm