lyd

Lydbølgene er karakterisert av frekvens og amplitude. Frekvensen angir antall trykkvariasjoner eller svingninger det er pr sekund. Denne størrelsen måles i hertz (Hz), etter den tyske fysikeren Heinrich Hertz (1857–1894). Lydbølger med frekvens under 20 Hz kalles infralyd, mens lydbølger med frekvens over 20 kHz (kilohertz) betegnes som ultralyd. Disse grensene kan være litt glidende.

For rapportering av akustiske målinger, for eksempel audiogram, finnes det en standard for foretrukne frekvenser (ISO 266). En tabell med resultat skal inneholde frekvensen 1000 Hz, og oktavverdier i forhold til denne, for eksempel: 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz.

Jo høyere frekvensen er, jo lysere og lenger opp i diskanten er tonen. Et vanlig piano omfatter syv oktaver, og den lyseste tonen er på omkring 4000 Hz. Kammertonen midt på tangentbrettet har frekvensen 440 Hz.

Amplituden angir størrelsen på trykkvariasjonen eller utsvinget. Den angir hvor sterk lyden er.

Lyd i luft oppstår ved hurtige virveldannelser, for eksempel ved hullet i en fløyte eller ved utblåsningsrøret på en jetmotor. Lyd oppstår også ved plutselige trykkforandringer som ved skudd og eksplosjoner og ved støt mellom faste legemer, eller ved regelmessige svingninger av et legeme, for eksempel en fiolinstreng eller en høyttalermembran.

Lydkildene lager hurtige trykkvariasjoner i luften, og disse brer seg utover som trykkbølger, lydbølger.

Lydbølger må ha stoff å bre seg i, og de kan gå i alle slags stoff, men med forskjellig hastighet. Lydhastigheten i luft er omkring 340 m/s, og i vann er den omkring 1500 m/s. Lyd brer seg ikke i tomt rom; i tomrommene mellom stjerner eller galakser er derfor ingen lyder.

Lyd kan være satt sammen av flere frekvenser. Den kalles da ofte en klang. Den subjektive opplevelsen av en klang kan være mer eller mindre behagelig – konsonans og dissonans. Det kommer an på forholdet mellom frekvensene til de ulike komponentene i klangen. Når en lyd er satt sammen av et stort antall frekvenser, kan man ofte ikke høre den som en tone.

Et brus inneholder alle hørbare frekvenser og kalles gjerne hvit lyd. Støy er et subjektivt begrep. Det defineres som uønsket lyd, enten det er musikk, vanndrypp eller trafikkstøy.

En spent streng, for eksempel på en fiolin, vil normalt svinge slik at den har størst utsving på midten mens den er i ro i endepunktene. Frekvensen er gitt av lengden og strekkreftene i strengen. Men strengen kan også svinge slik at både endepunktene og midtpunktet av strengen er i ro mens de to halvdelene svinger i motsatt fase. Man får da en tone med dobbelt så høy frekvens. Denne kalles første overtone eller den andre harmoniske. Dersom strengen svinger med to knutepunkt i tillegg til endepunktene fås den andre overtonen eller tredje harmoniske og så videre.

Overtonerekken for en streng er alltid et helt multiplum av grunnfrekvensen. Dette oppfattes som en behagelig klang. Overtonerekken for andre svingende legemer, for eksempel en kirkeklokke, er mye mer kompleks, og kan derfor oppfattes som en dissonans.

I praksis lager alle musikkinstrumenter overtoner. Det er mengden overtoner og deres innbyrdes forhold som gir instrumentene deres karakteristiske klang.

Menneskestemmen har også en grunntone og et sett overtoner som gir hver stemme en unik karakter.

Når lydbølger treffer et legeme, kan dette bli satt i svingninger i takt med bølgene, for eksempel ørets trommehinne eller veggene i et rom. Hvis et legeme har en egentone med bestemt frekvens, og blir truffet av bølger som har denne frekvensen, kommer legemet i resonans.

Med egnet utstyr kan man gjøre opptak av lyd, lagre lydsignalene og spille av lyden på et senere tidspunkt. Til opptak trenger man en mikrofon. En type mikrofon består av en tynn membran som utgjør den ene platen i en elektrisk kondensator. Når lyden treffer mikrofonen vil trykkvariasjonene sette membranen i bevegelse, kapasitansen til kondensatoren vil endre seg og strømmen gjennom kondensatoren vil variere i takt med lydbølgene. Dermed er lydbølgene omvandlet til et elektrisk signal.

Tidligere ble lydsignal lagret på ulike måter: på voksruller, grammofonplater, magnetbånd og liknende. Nå benyttes stort sett bare lagring på digital form. Dette er i praksis en rekke tall som angir amplituden på signalet på gitte tidspunkt, opptil omkring 45 000 ganger i sekundet.

Når lyden skal reproduseres, blir det elektriske signalet sendt til en høyttaler. Den består oftest av en innspent membran som kan settes i svingninger ved hjelp av en elektromagnet. Membranen svinger frem og tilbake i takt med variasjonene i det elektriske signalet. Membranen skyver på luftmolekylene og det oppstår små trykkvariasjoner i luften som blir oppfattet som lyd når de treffer øret.

• akustikk
• hørsel