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भौतिकी · शब्दावली

ध्वनि स्तर क्या है?

अन्य नाम: डेसिबल · ध्वनि-स्तर

परिभाषा 21.9 माध्यमिक भौतिकी · अध्याय 21 — ध्वनि और ध्वनिकी

कान दस की बारह घातों तक फैला है, इसलिए तीव्रताएँ लघुगणकीय रूप में लिखी जाती हैं। II का ध्वनि स्तर है

L=10log10(I/I0),I0=1.0×1012W/m2,L = 10 \log_{10}(I/I_0), \qquad I_0 = 1.0 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2},

जिसे डेसिबल (dB\mathrm{dB}) में नापते हैं: श्रवण-देहली 0dB0\,\mathrm{dB}, पीड़ा 120dB120\,\mathrm{dB} के आसपास।

रोज़मर्रा के स्तरों की सीढ़ी: हर 20\, dB का क़दम तीव्रता में सौ गुने की छलाँग है; और 85\, dB से आगे (लाल क्षेत्र) रहना सुनने की शक्ति को नुक़सान पहुँचाता है।
रोज़मर्रा के स्तरों की सीढ़ी: हर 20dB20\,\mathrm{dB} का क़दम तीव्रता में सौ गुने की छलाँग है; और 85dB85\,\mathrm{dB} से आगे (लाल क्षेत्र) रहना सुनने की शक्ति को नुक़सान पहुँचाता है।
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परिभाषा 7.5 विश्वविद्यालय भौतिकी — वर्ष 2 · अध्याय 7 — तरलों में ध्वनि-तरंगें

II माध्य तीव्रता की किसी तरंग का ध्वनि-स्तर

L=10log10II0 dB,I0=1×1012W/m2L = 10\log_{10}\frac I{I_0} \ \text{dB} , \qquad I_0 = 1 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}

है — यहाँ 1kHz1\,\mathrm{kHz} पर श्रवण की देहली, जो हवा में दाब-आयाम p02×105Pap_0 \approx 2 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa} (वर्ग-माध्य-मूल) =2×1010= 2 \times 10^{-10} वायुमंडल से मेल खाती है। तीव्रता दुगुनी करने पर 3dB3\,\mathrm{dB} जुड़ते हैं; दस गुना पर 10dB10\,\mathrm{dB}; और दाब-आयाम सौ गुना करने पर 40dB40\,\mathrm{dB}। शांत कमरा 30dB30\,\mathrm{dB}, बातचीत 60dB60\,\mathrm{dB}, व्यस्त सड़क 80dB80\,\mathrm{dB}, रॉक-संगीत 110dB110\,\mathrm{dB}, पीड़ा 120dB120\,\mathrm{dB} (I=1W/m2I = 1\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}, pm=29Pap_m = 29\,\mathrm{Pa})।

बाएँ: किसी समतल प्रगामी ध्वनि-तरंग में अधिदाब और तरल-वेग एक ही कला में होते हैं, और विस्थापन एक चौथाई आवर्तकाल पीछे रहता है। दाएँ: डेसिबल मापनी — हर 20\, dB का सोपान तीव्रता को सौ गुना और दाब-आयाम को दस गुना कर देता है। बाएँ: किसी समतल प्रगामी ध्वनि-तरंग में अधिदाब और तरल-वेग एक ही कला में होते हैं, और विस्थापन एक चौथाई आवर्तकाल पीछे रहता है। दाएँ: डेसिबल मापनी — हर 20\, dB का सोपान तीव्रता को सौ गुना और दाब-आयाम को दस गुना कर देता है।
बाएँ: किसी समतल प्रगामी ध्वनि-तरंग में अधिदाब और तरल-वेग एक ही कला में होते हैं, और विस्थापन एक चौथाई आवर्तकाल पीछे रहता है। दाएँ: डेसिबल मापनी — हर 20dB20\,\mathrm{dB} का सोपान तीव्रता को सौ गुना और दाब-आयाम को दस गुना कर देता है।

उदाहरण

उदाहरण 7.6 (ध्वनि कितनी छोटी होती है)

देहली पर, 1kHz1\,\mathrm{kHz}: pm=2.8×105Pap_m = 2.8 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa}, vm=pm/Z=7×108m/sv_m = p_m/Z = 7 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}, और विस्थापन-आयाम ξm=vm/ω=1×1011m\xi_m = v_m/\omega = 1 \times 10^{-11}\,\mathrm{m} — अर्थात् किसी परमाणु के व्यास का दसवाँ भाग: कर्ण-पटल परमाणु से छोटी गतियाँ भाँप लेता है। 120dB120\,\mathrm{dB} पर ξm=11µm\xi_m = 11\,\text{µ}\mathrm{m}, जो तब भी अदृश्य है, और pm/P0=3×104p_m/P_0 = 3 \times 10^{-4}: अर्थात् सबसे तेज़ ध्वनियाँ भी नन्हे विक्षोभ हैं, और इसीलिए रैखिक सिद्धांत इतना अच्छा चलता है।

उदाहरण 7.8 (एक सायरन, एक बातचीत)

10W10\,\mathrm{W} का सायरन: I=10/4πr2I = 10/4\pi r^2, अर्थात् 1m1\,\mathrm{m} पर 0.8W/m20.8\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2} (119dB119\,\mathrm{dB}, पीड़ा), 100m100\,\mathrm{m} पर 79dB79\,\mathrm{dB}, 1km1\,\mathrm{km} पर 59dB59\,\mathrm{dB} — जो शहर भर में सुनाई देता है। कोई आवाज़ लगभग 10µW10\,\text{µ}\mathrm{W} विकिरित करती है: 1m1\,\mathrm{m} पर 60dB60\,\mathrm{dB}, और 10m10\,\mathrm{m} पर 40dB40\,\mathrm{dB}। हवा ध्वनि सोखती भी है (ऊँची आवृत्ति पर अधिक, 10kHz10\,\mathrm{kHz} पर प्रति सौ मीटर कुछ डेसिबल), और इसीलिए दूर की गरज नीची गड़गड़ाहट में सुनाई देती है।

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