* శక్తి, ద్రవ్యవేగాలు యానకంలో ఒక ప్రదేశం నుంచి మరొక చోటుకు ప్రయాణించే క్రమంలో యానక కణాలు నిర్దిష్ట రీతిలో, పునరావృతం అవుతూ కంపిస్తాయి. దీన్నే తరంగ చలనం అంటారు.
తిర్యక్, అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు
* యానకంలోని కణాలు తరంగ ప్రసార దిశకు లంబంగా కంపిస్తే దాన్ని తిర్యక్ తరంగం అంటారు. రెండువైపులా గట్టిగా బిగించి ఉన్న తీగను మీటితే అది తిర్యక్ కంపనాలు చేస్తుంది. కాంతి తరంగాలు విద్యుదయస్కాంత తిర్యక్ తరంగాలు.
* తిర్యక్ తరంగంలో వరుసగా శృంగాలు (Crets), ద్రోణులు (troughs) ఏర్పడతాయి.
* ఒక శృంగం, దాని పక్కనే వచ్చే ద్రోణులను కలిపి తిర్యక్ తరంగం అంటారు.
* యానకంలోని కణాలు తరంగ ప్రసార దిశకు సమాంతరంగా కంపిస్తే దాన్ని అనుదైర్ఘ్య తరంగం అంటారు.
* ఒక పొడవాటి స్ప్రింగ్ని బల్లపై ఉంచి, దాని చివరను పొడవు దిశలో లాగి వదిలేస్తే స్ప్రింగ్లో అనుదైర్ఘ్య తరంగం ఏర్పడుతుంది.
* స్ప్రింగ్లోని ఒక భాగం ఒకసారి దగ్గరగా వస్తే, మరోసారి దూరంగా వెళ్తుంది. దగ్గరగా వచ్చే ప్రదేశాన్ని సంపీడనం అని, దూరంగా వెళ్లే దాన్ని విరళీకరణం అని అంటారు.
* గాలిలో ప్రయాణించే ధ్వని తరంగాలు యాంత్రిక అనుదైర్ఘ్య తరంగాలు.
* సంపీడనం (compression) వద్ద కణాల సాంద్రత, పీడనాలు అత్యధికంగా ఉంటాయి. విరళీకరణాల వద్ద ఇవి అత్యల్పంగా ఉంటాయి.
తరంగం లక్షణాలు
1) కంపన పరిమితి (Amplitude): తరంగ ప్రసారంలో పాల్గొన్న యానక కణం కంపించేటప్పుడు పొందే గరిష్ఠ స్థానభ్రంశాన్ని కంపన పరిమితి అంటారు. ఇది పొడవు ప్రమాణాలను కలిగి ఉంటుంది.
2) తరంగ పౌనఃపున్యం (frequency)
సెకను కాలంలో ఒక బిందువును దాటిపోయే తరంగాల సంఖ్య లేదా యానక కణం ఒక సెకను కాలంలో చేసే కంపనాల సంఖ్యను పౌనఃపున్యం (తరచుదనం) అంటారు.
ప్రమాణాలు: 1/ సెకన్ లేదా హెర్ట్జ్ (Hz),భ్రమణాలు/సెకన్, ఆవర్తనాలు/సెకన్, కంపనాలు (డోలనాలు)/ సెకన్
* తరంగ పౌనఃపున్యం తరంగ జనకంపై మాత్రమే ఆధారపడుతుంది. యానకం మారినా, పరావర్తనం లేదా వక్రీభవనం లాంటి అంశాలకు గురైనా తరంగ పౌనఃపున్యం విలువ మారదు.
* పౌనఃపున్యానికి శక్తి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
3) తరంగ వేగం: ఒక సెకను కాలంలో తరంగం ప్రయాణించే దూరం.
4) తరంగదైర్ఘ్యం (Wavelength) [λ ]: ఒకే ప్రావస్థ లేదా దశలో (phase) ఉండే రెండు వరుస కణాల మధ్య దూరం.
* అనుదైర్ఘ్య తరంగాల్లో ఇది రెండు వరుస సంపీడనాలు లేదా రెండు వరుస విరళీకరణాల మధ్య దూరానికి సమానం.
* తిర్యక్ తరంగం విషయంలో తరంగదైర్ఘ్యం రెండు వరుస శృంగాలు లేదా రెండు వరుస ద్రోణుల మధ్య దూరం అవుతుంది.
* వరుసగా ఉండే శృంగాలు, ద్రోణులు, సంపీడనాలు లేదా విరళీకరణాలు ఒకే దశ లేదా ప్రావస్థలో ఉంటాయి.
* తరంగం వేగం (v), తరంగదైర్ఘ్యం (λ), పౌనఃపున్యాల మధ్య సంబంధం (v = nλ)
* విద్యుదయస్కాంత (కాంతి) తరంగాల విషయంలో దీన్నే అని రాస్తారు.
c = కాంతి వేగం
= 3 x 108 m/s (శూన్యంలో)
= పౌన:పున్యం
దశ లేదా ప్రావస్థ: కంపించే కణం స్థితిని తరంగ దైర్ఘ్యం (λ) లేదా కోణాల్లో (రేడియన్లలో) వ్యక్తపరిచే రాశిని దశ లేదా ప్రావస్థ అంటారు.
అతిధ్వనులు
* 20,000 Hz (20 KHz) కంటే ఎక్కువ పౌనఃపున్యంతో ఉండే ధ్వనులను అతిధ్వనులు అంటారు. 20 Hz కంటే తక్కువ పౌనఃపున్యంతో ఉండేవి పరశ్రావ్యాలు. అతిధ్వనులను, పరశ్రావ్యాలను మానవుడి చెవి గుర్తించలేదు.
* అతిధ్వనుల ఉత్పత్తి అధ్యయనాన్ని Ultrasonics అంటారు.
* క్వార్ట్జ్ లాంటి స్పటికాలపై విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ప్రయోగిస్తే అవి అత్యధికంగా కంపిస్తూ అతిధ్వనులను (Ultrasonic sounds) ఉత్పత్తి చేస్తాయి. దీన్నే ఫీజో విద్యుత్ ఫలితం (Piezo electric effect) అంటారు.
* అతిధ్వనులను గబ్బిలం, కుక్క, డాల్ఫిన్, తిమింగలం మొదలైనవి గుర్తిస్తాయి.
అనువర్తనాలు
* శరీర అంతర్భాగాలను, గర్భస్థ శిశువు పెరుగుదలను తెలుసుకునేందుకు అల్ట్రాసౌండ్ స్కానింగ్ (Sonography) చేస్తారు. ఇందులో వాడే అతిధ్వనుల పౌనఃపున్య అవధి 2-18 MHz
* అతిధ్వనుల సహాయంతో గబ్బిలం తన మార్గంలోని అవరోధాలను, ఆహారాన్ని కచ్చితంగా గుర్తిస్తుంది.
* అతిధ్వనుల సహాయంతో SONAR ని ఉపయోగించి సముద్రంలో ప్రయాణించే సబ్మెరైన్లను, మునిగిపోయిన నౌకలను గుర్తిస్తారు.
* అతిధ్వనులను (నాన్ డిస్ట్రక్టివ్ టెస్టింగ్) ఉపయోగించి లోహాలు, ఇతర పదార్థాల్లోని లోపాలు, పగుళ్లను గుర్తించవచ్చు.
* ఫిజియోథెరపీలో అతిధ్వనులను ఉపయోగిస్తారు.
* ఆభరణాలు, సూక్ష్మ పరికరాలను శుద్ధి చేసేందుకు కూడా వీటిని వాడతారు.
పరశ్రావ్యాలు (Infrasonic Sound)
* 20 Hz కంటే తక్కువ పౌనఃపున్యంతో ఉండే ధ్వనులు పరశ్రావ్యాలు. వీటిని సహజ, కృత్రిమ జనకాలతో ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.
* భూకంపాలు, అగ్నిపర్వతాలు, జలపాతాలు, ఉరుములు - మెరుపులు, ఉల్కలు వీటిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
* తిమింగలాలు, ఏనుగులు, రైనోసార్లు, జిరాఫీలు, నెమళ్లు సమాచార ప్రసారానికి పరశ్రావ్యాలను ఉపయోగిస్తాయి.
* 2004లో హిందూ మహాసముద్రంలో వచ్చిన సునామీని పక్షులు, కొన్ని జంతువులు ముందుగానే గుర్తించాయి.
కంపనాలు
కంపనాలు రెండు రకాలు. అవి:
1) సహజ కంపనాలు (Natural vibrations)
2) బలాత్కృత కంపనాలు (Forced vibrations)
సహజ కంపనాలు
* ఏదైనా వస్తువుపై బాహ్య బలాన్ని ఒకసారి మాత్రమే ప్రయోగిస్తే అది చేసే కంపనాలను సహజ కంపనాలు అంటారు.
* సహజ కంపనాలు చేసే వస్తువుకు ఉండే పౌనఃపున్యం - సహజ పౌనఃపున్యం.
* వస్తువు ఆకారం, పరిమాణం, తయారీ మొదలైన అంశాలు సహజ పౌనఃపున్యాన్ని నిర్ణయిస్తాయి. ప్రతి వస్తువుకు సహజసిద్ధంగా కొంత సహజ పౌనఃపున్యం ఉంటుంది.
బలాత్కృత కంపనాలు
* ఒక వస్తువుపై పునరావృతమయ్యే బలాన్ని ప్రయోగిస్తూ ఉంటే అది తన సహజ పౌనఃపున్యానికి భిన్నమైన పౌనఃపున్యంతో కంపనాలు చేస్తుంది. వీటినే బలాత్కృత కంపనాలు అంటారు.
* వీణ తీగను మీటినప్పుడు, అందులోని చెక్క నిర్మాణంలోని గాలి కంపించడంతో అధిక తీవ్రతతో ధ్వని వినిపిస్తుంది. తీగ కంటే గాలి గుమ్మటం ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువ కాబట్టి తీవ్రత పెరుగుతుంది.
* సహజంగా కంపించే శృతి దండాన్ని స్టీలు ప్లేట్పై ఉంచితే అది చేసే కంపనాలు బలాత్కృత కంపనాలు.
తరంగాల తీరుతెన్నులు
తరంగాలు మూడు రకాలు.
1) యాంత్రిక తరంగాలు: యాంత్రిక తరంగాలకు యానకం అవసరం. ధ్వని తరంగాలు యాంత్రిక తరంగాలు. కాబట్టి చంద్రుడిపై ధ్వని ప్రసరించదు.
2) విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు: విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాలు పరస్పరం లంబంగా కంపిస్తూ, తరంగ ప్రసార దిశకు లంబంగా కంపించే తరంగాలను విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు అంటారు. వీటి ప్రసారానికి యానకం అవసరం లేదు. కాంతి తరంగాలు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు. కాబట్టి సూర్యుడు, భూమికి మధ్య ఎలాంటి పదార్థం లేనప్పటికీ కాంతి భూమిని చేరుతోంది.
3) ద్రవ్య తరంగాలు: ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు అత్యధిక వేగంతో ప్రయాణిస్తే, అవి కణాల్లా కాకుండా, తరంగాల్లా ప్రవర్తిస్తాయి. కణంతో ముడిపడిన ఈ తరంగాలను ద్రవ్య తరంగాలు (Matter waves) అంటారు.
ధ్వని, శబ్దం
* వినడానికి ఇంపైనది ధ్వని, వినలేనిది శబ్దం. మానవుడి చెవిలోని కర్ణభేరి కంపించటం వల్ల మనం ధ్వని లేదా శబ్దాన్ని గుర్తిస్తాం.
* వివిధ ప్రాణులకు వినే పౌనఃపున్యం అవధి వేర్వేరుగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు మానవుడి చెవి 20 నుంచి 20,000 Hz మధ్య పౌనఃపున్యంతో ఉండే ధ్వనులను మాత్రమే వినగలుగుతుంది. దీన్నే శ్రవ్య అవధి (Audible Range) అంటారు.
* గాలిలో ధ్వని వేగాన్ని 340 m/s అని పరిగణిస్తే, శ్రవ్య అవధి తరంగదైర్ఘ్యాల్లో 17 మి.మీ. నుంచి 17 మీ. వరకు ఉంటుంది.
అనునాదం (Resonance)
* వస్తువు సహజ పౌనఃపున్యానికి సమానమైన పౌనఃపున్యంతో దానిపై బాహ్య ఆవర్తన బలాన్ని ప్రయోగిస్తే అది గరిష్ఠ కంపన పరిమితితో కంపిస్తుంది. దీన్నే అనునాదం అంటారు.
* A,B అనే రెండు వస్తువుల సహజ పౌనఃపున్యాలు సమానమైతే, అందులో ఏ వస్తువు కంపించినా మరొకటి కూడా అదే పౌనఃపున్యంతో కంపిస్తుంది.
* అనునాదం జరిగే క్రమంలో రెండు వస్తువుల మధ్య గరిష్ఠ శక్తి బదిలీ అవుతుంది.
* ధ్వనితో సంబంధం లేని వాటిలో కూడా అనునాదం ఏర్పడుతుంది.
ఉదా: విద్యుత్ వలయాలు (LCR - వలయం, టైమింగ్ సర్క్యూట్లు), LASER లో కాంతి సంబంధిత అనునాదం, పరమాణువులు, అణువుల కేంద్రకాల మధ్య ఏర్పడే అయస్కాంత అనునాదం (MRI స్కానింగ్) మొదలైనవి.
* రేడియో సెట్ పౌనఃపున్యాన్ని ప్రసార కేంద్రం నుంచి వచ్చే విద్యుదయస్కాంత తరంగ పౌనఃపున్యానికి సమానమయ్యేలా ట్యూన్ చేస్తే, ఆ ప్రసారాన్ని రేడియోలో వినొచ్చు.
* వంతెనలపై కవాతు చేస్తున్న సైనికుల కాళ్లు ఏకకాలంలో (ఒకే విధంగా) దానిపై ఆవర్తన బలాన్ని కలిగిస్తాయి. వీరి ఆవర్తన బలం, పౌనఃపున్యం వంతెన సహజ పౌనఃపున్యానికి సమానమైతే, వంతెన అధికంగా కంపించి కూలిపోతుంది. కాబట్టి సైనికులను వంతెనలపై కవాతు చేయనివ్వరు.
* దూర ప్రాంతంలో జరిగిన బాంబు పేలుళ్లు ఏర్పర్చే కంపనాలకు ఇంటి కిటికీల అద్దాలు అనునాదంలో ఉంటే అవి ముక్కలవుతాయి.
* చెట్టుకు వేలాడే చింతకాయ సహజ పౌనఃపున్యానికి సమానమయ్యే పౌనఃపున్యాన్ని కలిగిన సంగీత స్వరాన్ని వాయిద్యం నుంచి ఉత్పత్తి చేస్తే, అనునాదం వల్ల అది అధికంగా ఊగి తొడిమె తెగి కిందపడుతుంది.