ධ්වනි විද්‍යාව
(Acoustics). මෙය භෞතික විද්‍යාවේ ප්‍රධාන අංශයකි. මෙහි දී මූලිකව ශබ්ද ඇති කිරීම, එය ප්‍රචාරණය වීම හා ශ්‍රවණය කිරීම ආශ්‍රිතව අධ්‍යනය කෙරේ. එය ධ්වනි ඉංජිනේරු විද්‍යාව ආදී පුළුල් ක්‍ෂේත්‍රයන් කරා ව්‍යාප්ත වන්නකි.
පුද්ගලයෙකු කථාකරන විට ඒ ආසන්නයේ සිටින ප්‍රමාණවත් ශ්‍රවණ මට්ටමක් ඇති අයෙකුට කථාව ඇසේ. මිනිසා ශබ්දය මඟින් ලබන උත්තේජනය අනිකුත් කාර්යයන් සඳහා විශාග බලපෑමක් කරනු ලබයි. මිනිසාට කන් දෙකක් තිබීම හේතුවෙන් බාහිර ශබ්ද කවර දිශාවෙන් පැමිණේ ද යන්න තීරණය කළ හැකි අතර, අනිකුත් පැතිරුණ ඝෝෂාවලින් අවශ්‍ය හඬ වෙන් කර ගැනීමට හැකි වේ. මෙම ලිපිය මූලික කොටස් හතරක් යටතේ ඉදිරිපත් වේ.
1. ඓතිහාසික තොරතුරු
2. ධ්වනියේ ස්වභාවය හා ලක්ෂණ
3. ස්ථාවර තරංග හා වායු කඳන්වල කම්පන
4. ධ්වනි ප්‍රවේගය රදා පවතින සාධක
ඓතිහාසික තොරතුරු
ක්‍රිස්තු පූර්ව : වන සියවසේ දී රෝමන් ජාතික ගෘහ නිර්මාණ ඉංජිනේරුවකු වූ මාක්ස් විට්රුවියස් පෝලියෝ (Marcus Vitruvius Pollio) තරංග පිළිබඳ සංකල්පය ප්‍රකාශ කළ අතර වාතයේ ධ්වනි ප්‍රචාරණය හා ජලයේ පෘෂ්ඨීය තරංග (Surface Waves) අතර සමානතාව පෙන්නුම් කරන ලදි. එහෙත් මධ්‍ය යුගයේ ලවකවාදය (Corpuscular) ඉදිරිපත් වීමත් සමඟ ඔහුගේ අදහස යටතේ විය. 17 වන සියවසේ දී ප්‍රාශදර්ශනිකයකු හා ගණිතඥයකු වූ පියරේ ගසන්ඩ් (Pierre Gassendi) ලවක හෙවත් පරමාණුක වාදය ඉදිරිපත් කළ අතර එමඟින් ධ්වනිය නිකුත් වී ගමන් කිරීම සිදුවන්නේ ඉතා කුඩා නොපෙනෙන අංශු විශේෂයකින් බවත් එම අංශු ගමන් කිරීමෙන් පසු කන මත ඇති කරන බලපෑම මඟින් එය ඇසීමට හැකි වන බවත් දැක්විනි. මුලින් ම ධ්වනි ප්‍රවේගය සෙවීම සඳහා සෛද්ධාන්තිකව ව්‍යුත්පන්න කිරීමෙන් (theoritical derivtaion) සිදුකරනු ලැබූයේ ශ්‍රීමත් අයිසැක් නිව්ටන් විසින්. ඔහු අභිමත උපකල්පන පදනම් කර ගනිමින් වාතයේ දී ධ්වනි ප්‍රවේගය (v)ල වායු පීඩනය (P) එහි ඝනත්වයෙන් බෙදූ විට ලැබෙන අගයේ වර්ග මූලයට සමාන බව ඉදිරිපත් කරන ලදි.
එනම්, සමීකරණය
එහෙත් මෙම නිව්ටන්ගේ ව්‍යුත්පන්නය භාවිතා කිරීම මඟින් ධ්වනි ප්‍රවේගය සඳහා නියමිත අගයට වඩා අඩු අගයක් ලැබීම හේතුවෙන් එය විවේචනයට ලක්විය. මෙම දුෂ්කරතාව සමනය කිරීමට ප්‍රංශ ජාතික ගණිතඥයකු වූ පියරේ සයිමන් ලප්ලාස් (Peirre Simon Laplace) ඉදිරිපත් විය. ඔහුගේ අදහස වූයේ නිව්ටන්ගේ සමීකරණ, නියත උෂ්ණත්වයේ දී වාතයේ සම්පීඩිත හා විරලන හේතුවෙන් ම ද්වනිය ප්‍රගමනය සිදු වන්නේ යයි පදනම් කර ගනිමින් සකසා ඇති නමුත් මෙහි දී උෂ්ණත්වය වෙනස් වේ. එබැවින් ඔහු නිව්ටන්ගේ සමීකරණය නිවැරදි කිරීම සඳහා වායුවේ විශිෂ්ඨ තාපධාරිතා අතර අනුපාතයෙන් ගුණ කළ යුතු යැයි සඳහන් කළ අතර එමඟින් ලැබුණු සම්බන්ධතාව V = මඟින් පරීක්ෂණාත්මක අගයට ආසන්න අගයක් ලැබුණි.
මෙහි,
V = වාතයේ ධ්වනි ප්‍රවේගය
P = වායු පීඩනය
= වායුවේ ඝනත්වය
Cp = නියත පීඩනයේ දී වායුවේ විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව
Cv = නියත පරිමාවේ දී වායුවේ විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව
ධ්වනියේ ස්වභාවය හා ලක්ෂණ
ධ්වනි ප්‍රභව
ධ්වනි උත්පාදනය වන්නේ කම්පනය වන වස්තුවකිනි. අප කථාකරන විට උගුර අල්ලාගෙන සිටියොත් ස්වරාලය කම්පනය වන බව දැනේ. සරසුලක් වයලීනයක තතක් හෝ සීනුවක් හඬවන විට ඒවා කම්පනය වන බව පෙනේ.
ධ්වනි ප්‍රචාරණය
කම්පනය වන වස්තුවෙන් ශක්තිය ගෙන යාම ධ්වනි තරංග මඟින් සිදුකෙරේ. මෙම තරංග ප්‍රගමනය වීමට ද්‍රව්‍යමය මාධ්‍යයක් තිබිය යුතුය. යාන්ත්‍රික තරංග, අන්වායාම (Longitudinal Waves) හා තීර්යක් (Transverve Waves) ලෙස ආකාර දෙකකි. එහෙත් ධ්වනි තරංග ප්‍රගමනය වන්නේ අන්වායාම තරංග ලෙසිනි. ප්‍රත්‍යාස්ථ මාධ්‍යයක ඇති වන යාන්ත්‍රික කැළඹීමක් මඟනි. මාධ්‍යයේ පීඩනය අංශු වල විස්ථාපනය හෝ ඝනත්වය ප්‍රත්‍යාවර්තීව වෙනස් වීමෙන් මෙම අන්වායාම තරංග ශක්තිය ගෙන යාම සිදුකරනු ලබයි. එය උපකරණයකින් හෝ කරාතින් සංවේදනය කළ හැකියි. මෙසේ කැළඹී මාධ්‍ය තුල ප්‍රචාරණය වීමෙ දී ද්‍රව හෝ වායු අංශුවල ස්ථාන වෙනස් වීම, ආලොක්මත් කල එම අංශුවලට එල්ලකළ අන්වීක්ෂකින් නිරීක්ෂණය කළ හැකි අතර ඝනවල දී එයට සම්බන්ධ ඇති විද්‍යුත් යාන්ත්‍රික පාර නායකයක් (electromechanical transducer) මඟින් පරීක්ෂා කළ හැකි ය.
මෙම මාධ්‍යයේ අංශු චලනය වන්නේ තරංග ප්‍රචාරණය වන රේඛාව ඔස්සේ ම ය. එහි පීඩනය වැඩිවන ස්ථාන සම්පීඩන (compressions) ලෙසින් හඳුන්වන අතර අංශු විස්ථාපනය හේතුවෙන් ම ඇතිවන ඝනත්වය අඩු ස්ථාන විරලන (rarefactions) ලෙසින් හඳුන්වයි. එම තරංගය ගෙන යන සෑම අංශුවක් ම එහි මධ්‍ය පිහිටීමේ සිට සාමන විස්තාරයක් (amplitude) හා සංඛ්‍යාතයක් (frequency) සහිතව කම්පනය වේ. යම් මොහාතක දී සම්පීඩනකය සිට තරංග ආයාමයෙන් හතරෙන් එකක දුරින් උපරිම විස්ථාපන ස්ථානය හෙවත් විරලනය පවතී.
(රූපය Advanced Level Physics M. Nelkon & P. Parker Page 414 Fig 21.9)
රූපය 1
ඕනෑම අංශුවක සිට ඊට සමාන කම්පන අවස්ථාවක ඇති ආසන්නත ම අංශුවට ඇති දුර තරංග ආයාමය ලෙස හැඳින්වේ. ඕනෑම අංශුවක් පූර්ණ කම්පනයක් සිදුකිරීමට ගත වන කාලය ආවර්ත කාලය වන අතර තත්පරයක දී සිදුකරන පූර්ණ කම්පන සංඛ්‍යාව සංඛ්‍යාතය වේ.
v = nd යන සම්බන්ධය මඟින් ධ්වනි ප්‍රවේගය දෙනු ලැබේ. මෙහි, v = තරංග ප්‍රවේගය n = සංඛ්‍යාතය r = තරංග ආයාමය වේ.
ධ්වනි ලක්ෂණ
පරිසරය තුළ විවිධ ශබ්ද පිපිරීම්, ගැටීම් ආදියෙන් ඝෝෂාව ඇති වේ. මෙහි දී විෂමාකාර සම්පීඩන හා විරලන හේතුවෙන් හඬවල් වෙන්කර හඳුනා ගැනීම දුෂ්කර වේ. සමාකාරව කම්පනය වන වස්තූන්ගෙන් සංගීත ස්වර උපදී. එමඟින් රිද්මයානුකූලව සම්පීඩන හා විරලන වාතයේ ඇති වී දුෂ්කරතාවයකින් තොරව ශ්‍රවණය කිරීමට හැකියාව ලැබේ. එහෙත් සංගීත ස්වර ගනු ලැබුව ද ඒවා පහත සඳහන් කරුණු අනුව එකිනෙකට වෙනස් වේ.
(අ) තාරතාව (Pitch)
මෙයින් හැඳින්වෙන්නේ නිකුත්නක ස්වරය සංගීත ග්‍රාමයේ ස්ථානයක පිහිටන්නේ ද යන්නයි. උස් තාරතාවක් ඇත්තේ වැඩි සංඛ්‍යාතයක් ඇති ස්වරවලයි. සංඛ්‍යාතය අඩු ස්වරවල තාරතාව අඩු ය. එනම්, ස්වර නම් කරනු ලබන්නේ තාරතාවය අනුවයි.
(ධ්වනි පරාස හා මැනීම) පියානෝ යතුරු පුවරුවක දකුනු පැත්තේ ඇති යතුරුවලින් උස් තාරතාවක් ඇති ස්වර ද, වම් පැත්තේ යතුරුවලින් පහත් තාරතාවක් ඇති ස්වර ද උපදියි. වයලීනයක තතක් විවිධ ස්ථානවලින් අල්වා දුනු ගෑවිට විවිධ තාරතා ඇති ස්වර නිකුත් වේ. කම්පන දිග අඩුවත් ම තාරතාවය වැඩි වේ.
(ආ) විපුලතාව (Loudness)
ස්වරයක විපුලතාව තීරණය වන්නේ එයින් උපදනා කම්පනයේ විස්තාරය මත ය. ආතතියට ලක් කළ කම්බියක් විවිධ ප්‍රමාණවලට ඇද අතහැරීමෙන් කම්පනය කළ විට එයින් නිකුත් වන හඬ වෙනස් වේ. වැඩි විස්ථාපනංකට ලක් කළ විට ඉන් නිකුත් වන ශක්ති ප්‍රමාණය වැඩි නිසා වැඩි තීව්‍රතාවක් පවතී. කුඩා කාලයක් තුල විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයක් කරා වෙත ළඟා වන්නේ නම් කන් අඩිය ප්‍රබලව කම්පනය වේ. එවැන්නක විපුලතාව වැඩි ය.
ධ්වනි ප්‍රභවයෙන් ඉවතට යත් ම ක්‍රමයෙන් හඬ අඩුවන බව දැනෙනුයේ විපුලතාව අඩු වීමෙනි. ධ්වනි තීව්‍රතාව (Intensity) ප්‍රභවයේ සිට ඇති දුරේ වර්ගයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ. යම් මාධ්‍යක් තුලින් ධ්වනි තරංගයක් ගමන් කරන විට එම මාධ්‍යයේ ඝනත්වය අනුව ද තීව්‍රතාව වෙනස් වේ. වාතයට වඩා ඝනත්වය වැඩි කාබන්ඩයොක්සයිඩ් තුළ දී වඩා උස් හඬක් ඇසීමට පුළුවන. මුහුදු මට්ටමේ සිට ඉහපට යද්දී වාතයේ පීඩනය අඩු වන නිසා ඝනත්වය අඩු වී ශබ්ද ඇසීම දුෂ්කර වේ.
ධ්වනි ප්‍රභව දෙකක තීව්‍රතා අනුපාතය I2 / I1 නම් ඩෙසිබල් ගණන දෙනු ලබන්නේ db = 10 ලඝු (I2 / I1) මඟිනි. එයින් දෙන ධ්වනි තීව්‍රතාව සම්බන්ධ ශූන්‍ය තීව්‍රතාව වනුයේ වර්ග මීටරයට වොට් 10-12 වේ. විද්‍යාඥයින් භාවිතා කරන සම්මත ප්‍රභවයේ සංඛ්‍යෘතය හර්ට්ස් 1,000 හා තීව්‍රතාව 10-12wm-2 වේ.
ධ්වනි ගුණය (Quality Timber)
එකම තාරතාව හා විපුලතාවය ඇති ස්වර දෙකක් සංගීත භාණ්ඩ දෙකකින් නිකුත් කළ හොත් ඒවා වෙන් වෙන්ව හඳුනා ගත හැකිවෙයි. එසේ වන්නේ මෙම එක් එක් භාණ්ඩවලින් ඇති කරන ධ්වනි තරංගවල තරංග ආකෘති වෙනස් වීම හේතුවෙනි. මෙය ධ්වනි ගුනය ලෙසින් හඳුන්වමු.
රූපය 2 ස්වරවල තරංග ස්වභාවය
පියානෝව එකම ස්වරයක් එකම තරංග ආකෘති වේ. මේවායේ අංශු සමාන ....... කම්පන ඇති කළත් එකම විපුලතාවක් තිබුනත් කම්පනයන්හි අනුරූප අවස්ථාවල අංශූන්ගේ ප්‍රවේග වෙනස් වේ. මේ හේතුවෙන් මෙම තරංග කන් අඩිය මත වැටුනු විටඑය වෙනස් ආකාරයට කම්පනය වේ. එබැවින් එම භාණ්ජවල ස්වර වෙන්කර හඳුනා ගැනීමට හැකි වේ.
ස්පන්ද (Beats)
සරසුලක එක් දැත්තක් නිදහස් කෙලවර වටේ කම්බි කෑල්ලක් එතීමෙන් හෝ එය මත ඉටි ස්වල්පයක් ඇලවීමෙන් පසු කම්පනයට ලක් කළ විට දැක්කේ කම්පනය ස්වල්වප ප්‍රමාණයකින් මන්දනය වේ. එමඟින් දැති දෙකේ කම්පන සංඛ්‍යාත වෙනස් වේ. දැන් මෙම සරසුල කම්පනය වීමට සැලැස්වූ විට ඇසෙන හඬ වැඩිවීමකට හා අඩුවීමකට ලක් වන බව දැනේ. සම කාල අන්තරයන්හි දී ධ්වනිය ක්‍රමයෙන් උපරිම විපුලතාවකට නැඟ ඊළඟට අවම විපුලතාවකට බසී. මෙසේ වන්නේ සරසුලෙහි ස්පන්ද ඇති වීම නිසා ය. ආසන්න සංඛ්‍යාත ඇති ඕනෑම භාණ්ඩ දෙකක් එකවර නාද කළ විට මෙලෙස ස්පන්ද ඇති වන අතර ස්පන්ද සංඛ්‍යාතය වන්නේ මුල් සංඛ්‍යාත දෙකෙහි අන්තරයයි. ස්පන්ද සංඛ්‍යාතය යනු තත්පරයක් තුළ හඬ උපරිම සංඛ්‍යාත අන්තරය හෙවත් ස්පන්ද සංඛ්‍යාතය 10 ඉක්මවූ විට හඬ උපරිම හෝ අවම වන අවස්ථා වෙන්ව ඇසීමට නොහැකි වෙයි.
ස්පන්ද ඇති වන්නේ නිරෝධනය හේතුවෙනි. තරංග ආයාම හෝ සංඛ්‍යාත වෙනස් තරංග දෙකක් එකක් මත අනික වැටුන විට ඇතැම් ලක්ෂවල ඉතා අධික කම්පන විස්තාරයක් ලැබෙන අතර තවත් ලක්ෂයක බෙහෙවින් අඩු වූ කම්පන විස්ථාරයක් ඇති වේ. මෙය නිරෝධනය ලෙස හැඳින්වේ. රූපයේ තිත් ඉරිවලින් දැක්වෙන්නේ ස්වල්ප වශයෙන් වෙනස් සංඛ්‍යාතයක් ඇති කම්පන දෙකක තරංග විලාශ වේ. මෙම තරංග එකම මොහොකේ එකම රේඛාවක ගමන් කරන විට ඒ මාර්ගයේ ඇති අංශුවක විස්ථාපනය එනම්, නිශ්චල පිහිටීමේ සිට එය චලනය වන දුර ප්‍රමාණය තරංග දෙක වෙන් වෙන් වශයෙන් ලබාදෙන විස්ථාපනයන්හි වීජ ඓක්‍යයයි.
එහෙයින් තෙවැනි රේඛාවෙන් දැක්වෙන තරංග විලාශය වැන්නක් හටගනී. උපරිම විස්තාරයත්, අවම විස්ථාරයත් ප්‍රත්‍යාවර්ත වී සම කාල සීමාවල දී ඇති වේ.
T1, T3 ස්ථානවල දී උපරිම විස්ථාරය පහළ වේ. එහෙත් T2, T4 ස්ථානවල දී තරංග ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට යොමුව ඇති නිසා අවම සම්ප්‍රයුක්ත විස්ථාපනයක් එහි දී ........... එනම්, වැඩි හඬක් ද ඇසෙන ...... ඉතා දුර්වල වේ. මෙම ........ සොයා ගැනීමට හැකිවන අතර
රූපය 3 ස්පන්ද
.... වෙත පැමිණෙන විට ඔහුට ඇසෙන තාරතාවක් (සංඛ්‍යාතය) වැඩි වේ. එය නිරීක්ෂකයාගෙන් ඉවත්ව යන විට තාරතාවය අඩු වේ. මෙය සිදුවන්නේ ඩොප්ලර් ආචරණය හේතුවෙනි. එය 1845 දී ඩොප්ලර් විසින් සොයා ගනු ලැබූවකි. ඔහු සඳහන් කරනු ලැබුවේ ධ්වනි ප්‍රභවය හෝ ... හේතුවෙන් ඇසෙන සංඛ්‍යාතය ........
රූපය 4 ඩොප්ලර් ආචරණය
රූපයේ දැක්වෙන්නේ ධ්වනි ප්‍රභවය 0 පිහිටීමේ සිට 1, 2, 3, 4, යන අනුයාත පිහිටීම්වල සමාන කාලාන්තරවලින් යුතුව ගමන් කරද්දී තරංග පෙරමුණ ගමන් කර ඇති ආකාරයයි. 3 පිහිටීමේ තිබුණු ප්‍රභවය මඟින් නිකුත් කළ තරංග පෙරමුණ A ගෝලය මඟින් ද 2 පිහිටීමේ තිබුණු ප්‍රභවය මඟින් නිකුත් කළ තරංග පෙරමුණ B ගෝලය මඟින් ද 1 පිහිටීමේ තිබුණු ප්‍රභවය මඟින් නිකුත් කළ තරංග පෙරමුණ C ගෝලයෙන් හා 0 තිබූ ප්‍රභවය මඟින් නිකුත් කළ තරංග පෙරමුණ D ගෝලයෙන් ද දැක්වේ. නිරීක්ෂකයා මෙම ප්‍රභවය චලනය වන රේඛාව මත ප්‍රභවයට දකුණු පසින් (E) සිටින විට ඔහු වෙතට ප්‍රභවය එන අතර ඔහුට තරංග පෙරමුණු පරතරය අඩු වී ලැබේ. එනම්, වැඩි සංඛ්‍යාතයක් සහිත ව ඇසේ. නමුත් නිරීක්ෂකයා සිටින්නේ ප්‍රභවයට වම්පසින් (F) නම් ඔහුගෙන් ඉවතට ප්‍රභවය ගමන් කරන අතර තරංග පෙරමුණු අතර පරතරය වැඩි වී ලැබේ. එනම්, ඔහුට ඇසෙන සංඛ්‍යාතය නියමිත අගයට වඩා අඩු වේ.
f සංඛ්‍යාතයකින් යුතු ධ්වනි ප්‍රභවයක් Us ප්‍රවේගයකින් යුතුව 0 නිරීක්ෂකයකු වෙත ළඟා වන විට ඔහුට ඇසෙන දෘෂ්‍ය සංඛ්‍යාතය (apparent frequency) (සමීකරණය) වේ. මෙහි V යනු ධ්වනි තරංගවල ප්‍රවේගයයි.
ඉහත ධ්වන ප්‍රභවයට 0 නිරීක්ෂකයාගේ ඉවතට ප්‍රවේගයෙන් ගමන් කරන්නේ නම් දෘෂ්‍ය සංඛ්‍යාතය (සමීකරණය) වේ. නිරීක්ෂකයා U0 ප්‍රවේගයෙන් ද (S) ප්‍රභවය Us ප්‍රවේගයෙන් ද එකම අතට ගමන් කරන විට දෘෂ්‍ය සංඛ්‍යාතය සමීකරණය මඟින් දෙනු ලැබේ.
......... ඇති තරංග දෙකක් යම් ............. වර තරංග ඇති වේ.
රූපය 5 ස්ථාවර තරංග ඇති වීම.
වාතයේ ප්‍රගමනය වන a ධ්වනි තරංගයක් සුමට බිත්තියක් (w) මත වැදී පරාවර්තනය වී b තරංගය ලෙස පැමිණේ නම් තරංග දෙක හේතුවෙන් ඇති වන විස්ථාපනය (displacement) රූපයේ දැක්වෙන සේ වීජීයව එකතු කර ගත හැකි ය. තරංග දෙකේ සම්ප්‍රයුත්තයෙහි ලෙසින් දැකවෙන්නේ ශූන්‍ය විස්තාර ඇති ලක්ෂ්‍ය වන අතර ඒවා නිෂ්පන්ද (nodes) ලෙසින් ද, A මඟින් දැක්වෙන්නේ උපරිම විස්තාරයක් ඇති ලක්ෂවන අතර ඒවා ප්‍රස්පන්ද (antinodes) ලෙස හැඳින්වේ. මෙහි T යනු a හා b තරංගවල කාලාවර්තයයි. එය (සමීකරණය) සංඛ්‍යාතය වේ.
සංවෘත නළ තුළ ධ්වනි තරංග
සංවෘත හෝ ඔර්ගල නළයක් (organ pipe) ලෝහවලින් තනා ඇති අතර එහි එක් අන්තයක් (Q) වසා ඇත. අනිත් P කෙළවරින් වායුව පිඹිනු ලැබූ විට රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට තරංගයක් ගමන් කර හි වැදී පරාවර්තනය වේ. මේ හේතුවෙන් ස්ථාවර තරංගයක් (Stationary Wave) ඇති වේ. සංවෘත Q අන්තයේ ඇති වායු ස්ථරය ස්ථිරව නිසලව පවතින නිසා එහි නිෂ්පන්දයක් ඇති වන අතර A අන්තයේ ප්‍රස්පන්දයන් ඇති වනුයේ එහි වායු ස්ථරයට කම්පනය වීමට නිදහස ඇති හෙයිනි. වාතයේ ඇති වන සරලතම ස්ථාවර තරංග රටාව 6 (iii) රූපයේ 9 මඟින් පෙන්නුම් කරයි මෙහි නළය තිරස්ව තබා ..... ස්ථරවල සාපේක්ෂ විස්ථාපනය ......... කර ඇත.
රූපය 6 සංවෘත ඔර්ගල නලය
සංවෘත නලයේ මූලික කම්පනය ....
........ ශෝධනය නොසලකා)
වාතයේ ධ්වනි ප්‍රවේගය v නම්, v=nd භාවිතයෙන් මූලිකයේ සංඛ්‍යාතය n0 සමීකරණය මඟින් ලැබේ.
මෙම සංවෘත නළයම මූලිකයෙන් කම්පනය වනු වෙනුවට පහත දැක්වෙන ආකාරවලටට වැඩි සංඛ්‍යාවතයක් ඇති කරමින් කම්පනය විය හැක. ඒවා උපරිතාන
රූපය 7 සංවෘත නලයේ උපරිතාන
සංඛ්‍යාතය සමීකරණය එනම්, මූලික සංඛ්‍යාතයේ
තුන්ගුණයක සංඛ්‍යාතයකින් කම්පනය වේ.
දෙවන උපරිතානය රූපයේ දී සමීකරණය වීමෙන්
සංඛ්‍යාතය සමීකරණය වේ.
මූලිකයේ සංඛ්‍යාතය මෙන් පස්ගුණයක සංඛ්‍යාතය මෙම අවස්ථාවේ නිකුත් වේ. නිකුත් වන හා හතරවන උපරිතානවල සංඛ්‍යාතය හා ලෙසින් වේ.
විවෘත නළ (Open Pipe)
මෙහි නළයේ අන්ත දෙකම විවෘතව පවතී. වායුව පිඹිනු ලැබූ විට එම තරංගය හා දිශාවට ගමන් කර අන්තයේ දී පරාවර්තනය වීමෙන් n දිශාවට ගමන් කරයි. මෙම තරංග දෙක හේතුවෙන් ස්ථාවර තරංගයක් ඇති වන අතර අන්ත දෙකෙහිම ප්‍රස්පන්ද හා මධ්‍යයේ නිෂ්පන්දයක් ඇති වේ. මූලිකයෙක් කම්පනය වන විට .......
රූපය 8 විවෘත ඔර්ගල නළය
විවෘත නලයේ මූලික කම්පනය
විවෘත නළයේ ....... වැඩි සංඛ්‍යාත ඇති කරමින් කම්පනය වන ආකාර පහත ....
රූපය 9 විවෘත නළයේ උපරිතාන
.......... උපරිතානයෙන් කම්පනය වීමයි.
එහිදී නළයේ දිග නිසා සංඛ්‍යාතය සමීකරණය වේ.
එනම්, මූලික සංඛ්‍යාතය මෙන් දෙගුණයක සංඛ්‍යාතය දෙවන උපරිතානය රූපයෙන් දැක්වෙන අතර එහි දී නළයේ දිග සමීකරණය නිසා සංඛ්‍යාතය (සමීකරණය) වේ.
එනම් මූලික සංඛ්‍යාතය මෙන් තුන් ගුණයක සංඛ්‍යාතයකින් යුතු ව හඬ නිකුත් වේ තුන්වන හතරවන උපරිතානයන්ගේ සංඛ්‍යාත 4no හා 5no ආදී වශයෙන් වේ.
ධ්වනි ප්‍රවේගය රදා පවතින සාධක
ඝන මාධ්‍යයක් තුළ ධ්වනි ප්‍රවේගය සමීකරණය මගින් දෙනු ලැබේ. මෙහි යනු මධ්‍යයේ සාමාපාංකය ද ඝනත්වය වේ.
වාතය තුළ ධ්වනි ප්‍රවේගය සමීකරණය ..........
මේ අනුව වායුවක් තුළ ධ්වනි ප්‍රවේගය පීඩනය වෙනස් කිරීම හේතුවෙන් වෙනස් නොවේ.
එයට හේතුව පීඩනය සමඟම වායුවේ ඝනත්වය වෙනස් වන බැවිනි.
වායු සඳහා සමීකරණය මඟින් සමිකරණය බව ලැබේ. මෙහි යනු වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයයි. එනම්, වායුවක් තුළ ධ්වනි ප්‍රවේගය එහි නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයේ වර්ග මූලයට සමානුපාතික වේ.
මූලාශ්‍ර
1. මූලික භෞතික විද්‍යාව W.L. වයිට්ලි
2. Advanced Level Physics - N. Nelkon & P. Parker
3. Mc Grow Hill Encyclopedia of Science & Technology USA Volume 12, (sab-spin)
4. Mc Grow Hill Dictionary of scientific and Technical Terms
5. The new Encyclopedia Britannica Volum 17 & Volume 17 Page 19-60)
(කර්තෘ: ඩබ්.එම්.ජී.වී. ගිරාගම)
(සංස්කරණය නොකළ)
