Fala akustyczna - to rozchodząca się w ośrodku zmiana (zaburzenie) gęstości, ciśnienia ośrodka, temperatury i energii, oraz związane z tą zmianą mechaniczne drgania cząstek ośrodka. Źródłem dźwięków słyszalnych są ciała wprawione w drgania, których energia jest dostateczna, aby wywołać w naszym organie słuchu jakim jest ucho ludzkie, najsłabsze wrażenia słuchowe. Inaczej mówiąc natężenie dźwięków słyszalnych musi przekraczać próg słyszalności.

• Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości; (im większa częstotliwość sygnału, tym wyższy dźwięk)

• Głośność dźwięku zależy od natężenia; (jeśli sygnał ma odpowiednio duże natężenie, wydaje się głośniejszy)

• Barwa odróżnia dźwięki w zależności od pochodzenia;

Dźwięki ze względu na częstotliwość dzielimy na:

• infradźwięki (f < 16 Hz) - ucho ludzkie nie odbiera dźwięków o takich częstotliwościach,

• dźwięki słyszalne (16 Hz < f < 20 kHz) - ucho ludzkie odbiera dźwięki o takich częstotliwościach jako dźwięki słyszalne,

• ultradźwięki (f > 20 kHz) - dźwięki o takich częstotliwościach są nieprzyjemne dla ludzkiego ucha, odbieramy je jako ból.

f - częstotliwość.

Dźwięki można podzielić ze względu na widmo

• dające widmo liniowe - dźwięki, które możemy odróżnić, składające się z jednego lub kilku tonów, mające charakter okresowy (np. mowa, śpiew, muzyka),

• dające widmo ciągłe - dźwięki, których drgania mają charakter nieokresowy czyli szumy (np. hałas).

Efekt Dopplera - zjawisko obserwowane dla fal, polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości wysyłanej przez źródło fali oraz zarejestrowanej przez obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Dla fal rozprzestrzeniających się w ośrodku, takich jak na przykład fale dźwiękowe, efekt zależy od prędkości obserwatora oraz źródła względem ośrodka, w którym te fale się rozchodzą.

Rezonans akustyczny - zjawisko rezonansu zachodzące dla fal dźwiękowych, polegające na pobieraniu energii fal akustycznych przez układ akustyczny ze źródła drgań o częstotliwościach równych lub zbliżonych do częstotliwości drgań własnych układu. W wyniku czego dochodzi do generowania, wzmacniania lub filtrowania drgań o tych częstotliwościach.

Występowanie rezonansu jest istotnym zjawiskiem dla funkcjonowania akustycznych instrumentów muzycznych umożliwia generowanie wybranego tonu, np. przez flet, trąbkę. Pudła rezonansowe akustycznych instrumentów strunowych wzmacniają głos generowany przez strunę i nadają ton instrumentowi.

Rezonans struny

Napięte struny mają częstotliwości rezonansowe bezpośrednio związane z masą, długością i napięciem. Co wykorzystano w licznych instrumentach strunowych takich jak: lutnie, harfy, gitary, pianina, skrzypce i wiele innych. Fala, która tworzy pierwszy (podstawowy) rezonans w strunie jest równa podwójnej długości struny. Wyższe rezonanse odpowiadają długości fal, które są całkowitą wielokrotnością podstawowej długości fali. Powstająca w strunie fala porusza się z prędkością v, w związku z tym w strunie powstają tylko drgania o częstotliwościach:

Z powyższego wynika, że struna generuje dźwięk o danej częstotliwości i jej składowe harmoniczne. Częstotliwość dźwięku generowanego przez strunę zależy od długości struny i jej napięcia, skrócenie struny lub zwiększenie jej napięcia zwiększa częstotliwości rezonansowe. Zmiana naprężenia struny jest stosowana głównie do strojenia instrumentów. W niektórych instrumentach takich jak gitara przez zmianę długości części swobodnej struny zmienia się częstotliwość drgań struny.

Gdy struna jest pobudzona do drgań przez impuls zewnętrzny (szarpnięcie palcem uderzenie przez młoteczkiem), wibruje na wszystkich częstotliwościach występujących w impulsie, lecz w wyniku rezonansu fal odbitych od końców strun bardzo szybko częstotliwości, które nie są jedną z częstotliwości rezonansowych są osłabiane i zanikają, co sprawia że słyszymy tylko jeden ton muzyczny. Proporcje między harmonicznymi zależą od sposobu pobudzenia struny i rezonansów między struną i innymi elementami akustycznymi.

Rezonans kolumn powietrza

Fala dźwiękowa poruszając się w powietrzu odbija się od ścianek naczynia i innych przeszkód. W wyniku odbić dochodzi do rezonansów. Częstotliwości rezonansu w rurce są uzależnione od długości rurki, jej kształtu, oraz czy jest zamknięty czy otwarty jej koniec. Muzycznie przydatne kształty są cylindryczne bądź stożkowe. Flety zachowuje się jak otwarta cylindryczna rura, klarnet i inne instrumenty blaszane zachowują się jak zamknięta cylindryczna rura, saksofon, obój i fagot jak zamknięte stożkowej rury. Wibracja kolumn powietrza ma rezonanse harmoniczne, podobnie jak struna

Fale akustyczne rozchodzą się w każdym ośrodku materialnym ( nie rozchodzą się w próżni). W gazach i cieczach są falami podłużnymi, a w ciałach stałych mogą być falami podłużnymi lub poprzecznymi.

Prędkość rozchodzenia się fal akustycznych zależy od ośrodka w którym się rozchodzą:

• powietrze 340 m/s

• woda 1440 m/s

• stal 5000 m/s

Interferencja fal

Zjawisko nakładania się superpozycji dwóch lub więcej fal, przy którym w różnych punktach przestrzeni następuje wzmacnianie( interferencja konstruktywna) lub osłabianie( interferencja destruktywna) amplitudy fali wypadkowe, gdy częstotliwości są jednakowe a różnica faz fal w każdym punkcie jest stała w czasie( fale są spójne),to otrzymuje się niezmienny w czasie rozkład amplitud w przestrzeń iż następującymi po sobie maksimami i minimami. Interferencja fal ugiętych może prowadzić do powstania charakterystycznych obrazów dyfrakcyjno- interferencyjnych w wyniku interferencji fal o nieco różnych częstotliwościach powstają dudnienia, natomiast w wyniku interferencji fal bieżącej i odbitej powstaje fala stojąca. interferencja jest zjawiskiem charakterystycznym dla każdego ruchu falowego. szczególnie duże znaczenie  ma interferencja światła interferencja fal radiowych powstająca w wyniku nakładania się fal dochodzących bezpośrednio od anteny z falami ugiętymi i dobitymi( np. od powierzchni ziemi jonosfery),stanowi często źródło zakłóceń odbioru radiowego wykorzystywana niekiedy do uzyskania żądanej charakterystyki kierunkowej interferencja fal rentgenowskich ugiętych na atomach wykorzystuje się do badania struktury ciał krystalicznych, zaś interferencja fal akustycznych min. do pomiaru współczynnik pochłaniania dźwiękochłonnych materiałów oraz do pomiaru prędkości ultradźwięków.

---