செறிவு மற்றும் உரப்பு

செறிவு (INTENSITY) மற்றும் உரப்பு (LOUDNESS):

ஓர் ஒலி மூலம் மற்றும் இரு கேட்பவரை (ஒலியை கேட்பவர்) கருதுக. ஒலி மூலம் ஒலியை உமிழ்கிறது மேலும் ஆற்றலை எடுத்துச் செல்கிறது. யார் அளந்தாலும் ஒலியின் ஆற்றல், அனைவருக்கும் ஒரே அளவாகவே இருக்கும். எனவே, ஒலி ஆற்றல் அப்பகுதியில் உள்ள கேட்பவரைச் சார்ந்ததல்ல. ஆனால் இரு கேட்பவர்களை கருதினால் அவர்கள் உணரும் ஒலி மாறுபட்டது. இது காதின் உணர்திறன் போன்ற சில காரணிகளைச் சார்ந்தது. இவற்றை அளவிட செறிவு, உரப்பு என்ற இரு அளவுகளை வரையறுக்கிறோம்.

ஒலியின் செறிவு

ஒலிமூலம் ஒன்றிலிருந்து ஒலி அலைகள் பரவும்போது, ஆற்றலானது சுற்றியுள்ள அனைத்து, (இயலக்கூடிய) வழிகளிலும் எடுத்துச்செல்லப்படும். ஓரலகு நேரத்தில் அல்லது ஒரு வினாடியில் உமிழப்படும் அல்லது ஊடுருவும் சராசரி ஒலி ஆற்றலே, ஒலியின் திறன் எனப்படும்.

எனவே, ஒலி முன்னேறும் திசைக்கு செங்குத்தாக ஓரலகு பரப்பின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லும் ஒலித்திறனே, ஒலியின் செறிவு (Intensity) என வரையறுக்கப்படுகிறது. 

ஒரு குறிப்பிட்ட ஒலி மூலத்திற்கு (நிலையான மூலம்) அதன் ஒலிச்செறிவானது ஒலிமூலத்திலிருந்து தொலைவின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவில் அமையும். 

இதுவே, ஒலிச்செறிவின் எதிர்விகித இருமடி விதியாகும்.

எடுத்துக்காட்டு 11.23 

நாயைப் பார்த்து அழும் குழந்தையின் அழுகுரலை 3.0 m தொலைவிலிருந்து கேட்கும்போது ஒலிச்செறிவு 10-2 Wm-2. குழந்தையின் அழுகுரலை 6.0m தொலைவிலிருந்து கேட்கும்போது ஒலிச்செறிவு எவ்வளவாக இருக்கும். 

தீர்வு: 

I1, என்பது 3.0 m தொலைவில் உள்ள ஒலிச்செறிவு என்க. அதன் மதிப்பு 

10-2 W m-2 

I2 என்பது 6.0 m தொலைவில் உள்ள ஒலிச்செறிவு என்க .

r1 = 3.0 m,

r2 = 6.0 m

எனவே,

வெளியீடு திறன் கேட்பவரை பொறுத்தது அல்ல, குழந்தையை மட்டுமே பொறுத்தது.

I2 = 0.25 × 10-2 W m-2

ஒலியின் உரப்பு 

ஒரே செறிவு கொண்ட இரு ஒலி மூலங்கள் ஒரே ஒலி உரப்பு பெற்றிருக்கத் தேவையில்லை. எடுத்துக்காட்டாக பலூன் ஒன்று அமைதியான மூடப்பட்ட அறையில் வெடிக்கும்போது அதன் உரப்பு அதிகமாகவும், அதே பலூன் சத்தமான சந்தையில் வெடிக்கும்போது உரப்பு மிகக்குறைவாகவும் இருக்கும். இங்கு செறிவு சமமாக இருப்பினும் உரப்பு அவ்வாறாக இல்லை. ஒலிச்செறிவு அதிகரிக்கும் போது உரப்பும் அதிகரிக்கும். ஒலியின் செறிவைக் காட்டிலும் இங்கு கூடுதலாக உற்றுநோக்குபவரின் நுட்பம் மற்றும் அனுபவம் ஆகிய காரணிகள் எவ்வளவு அதிக உரப்பு உள்ள ஒலி என்பதை அறிவதில் பங்கு வகிக்கிறது. இதுவே ஒலியின் உரப்பு எனப்படுகிறது. கேட்பவரின் உணர்திறனும் இங்கு பங்கு வகிக்கிறது. எனவே, ஒலி உரப்பு, ஒலியின் செறிவு மற்றும் காதின் உணர்திறன் (இது தெளிவாக கேட்பவரைப் பொறுத்த அளவு. மேலும் இது ஒருவருக்கு ஒருவர் மாறுபடும்) ஆகியவற்றைப் பொருத்தது. ஆனால் ஒலிச்செறிவு கேட்பவரைப் பொறுத்தது அல்ல. எனவே, ஒலி உரப்பு என்பது "ஒலியை காது உணரும் திறனின் நிலை அல்லது கேட்பவரின் ஒலி உணரும் திறன்" என வரையறுக்கப்படுகிறது.

ஒலியின் செறிவு மற்றும் உரப்பு

நமது காது உணரக்கூடிய ஒலியின் செறிவு இடைவெளி 10-2 Wm-2 லிருந்து 20 W m-2 வெபர்-பெக்னர் விதிப்படி "உரப்பு (L) மனிதர்களாலன்றி கருவி ஒன்றின் மூலம் அளக்கப்பட்ட செறிவின் (I) மடக்கை மதிப்புக்கு நேர்த்தகவில் இருக்கும்.

இங்கு k ஒரு மாறிலி. இது அளக்கும் அலகைச் சார்ந்தது. 

இரண்டு உரப்புகள் L1 மற்றும் L2 இற்கு இடையேயான வேறுபாடு, துல்லியமாக அளக்கப்பட்ட இருசெறிவுகளுக்கிடையேயான சார்பு உரப்பு ஆகும். கணிதப்படி ஒலிச் செறிவு மட்டங்கள்

k = 1 எனில், ஒலி செறிவு மட்டம் பெல் (bel) என்ற அலகால் அளக்கப்படுகிறது. (அலெக்ஸாண்டர் கிரகாம் பெல் நினைவாக)

k = 1 எனில் பெல்

k = 10 எனில் பெல்

இது நடைமுறையில் பெரிய அலகு. எனவே டெசிபல் (decibel) என்ற சிறிய அலகை பயன்படுத்துகிறோம்.

1 டெசிபெல் = 1 / 10  பெல்.

எனவே, மேற்கண்ட சமன்பாட்டை 10 ஆல் பெருக்கி, 10 ஆல் வகுக்கக் கிடைப்பது,

நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்காக, இயற்கை மடக்கைக்கு (natural logarithm) பதிலாக 10 அடிமான மடக்கையை பயன்படுத்துகிறோம்.

எடுத்துக்காட்டு 11.24

ஒலித்துக் கொண்டுள்ள இசைக்கருவி ஒன்றின் ஒலி மட்டம் 50 dB. மூன்று ஒத்த இசைக்கருவிகள் இணைந்து ஒலிக்கும் போது, தொகுபயன் செறிவைக் காண்.

தீர்வு:

மூன்று இசைக்கருவிகள் இணைந்து ஒலிப்பதால்,