ثانياً: طبيعة الصوت

    إذا أسقطت حجراً صغيراً في بركة ساكنة، ستشاهد سلسلة من الأمواج، تنتقل مبتعدة عن النقطة، التي لامس فيها الحجر سطح الماء. كذلك ينتقل الصوت في موجات، عندما يتحرك خلال الهواء، أو أي وسط آخر. وتنتج الموجات من جسم مهتز. ففي حالة حركة الجسم المهتز إلى الخارج، يحدث ضغط على الوسط المحيط به، فتنتج منطقة ضغط. وعندما يتحرك الجسم، بعد ذلك، إلى الداخل، يتمدد الوسط في الحيز، الذي كان يشغله الجسم. وتسمى منطقة التمدد هذه تخلخلاً. وباستمرار تحرك الجسم، إلى الداخل والخارج، تنتقل بعيداً عنه سلسلة من الضغوط والتخلخلات. تتكون منها الموجات الصوتية. (أُنظر شكل موجات الصوت).

    لانتقال موجات الصوت، يلزم وجود وسط؛ ولذلك، فإن الصوت يُعدَم في الفضاء الخارجي؛ لعدم احتوائه على وسط مادي، يضغطه أو يمدده الجسم المهتز.

توصف طبيعة صوت معين بدلالة:

·         تردده وطبقته.

·    شدته وارتفاعه.

·         نوعيته.

1. التردد وطبقته (اُنظر ملحق طبقة الصوت)

    يسمى عدد الضغوط والتخلخلات، التي ينتجها الجسم المهتز، في كل ثانية، تردد موجات الصوت. وكلما ازدادت سرعة اهتزاز الجسم، ارتفعت قيمة تردده. ويستخدم العلماء وحدة الهرتز لقياس التردد، ويساوي الهرتز الواحد اهتزازة واحدة، كل ثانية. وعندما يزداد تردد الموجات الصوتية، تقلّ أطوالها الموجية؛ والطول الموجي، هو المسافة بين أي نقطة على موجة والنقطة، التي تقابلها على الموجة التالية (أُنظر شكل تردد موجات الصوت).

    يسمع معظم الناس الأصوات، التي يراوح ترددها بين 20 و20 ألف هرتز. ويستطيع الوطواط والكلب، وأنواع أخرى كثيرة من الحيوانات، سماع أصوات ذات ترددات، تفوق 20 ألف هرتز. والأصوات المختلفة لها ترددات مختلفة، كذلك؛ فتردد صلصلة المفاتيح، مثلاً، يراوح بين 700 و15 ألف هرتز. ويستطيع صوت الإنسان أن يحدث تردداً، يراوح بين 85 و1100 هرتز. ولنبرات البيانو تردد يراوح بين 30 و15 ألف هرتز (أُنظر شكل بعض نطاقات التردد الشائعة).

    تردد الصوت يحدِّد طبقته، أي يحدد درجة علو الصوت وانخفاضه. وللأصوات عالية الطبقة تردد أعلى من الأصوات منخفضة الطبقة. وتستطيع الآلات الموسيقية، أن تنتج مدى واسعاً من طبقات الصوت؛ ففي البوق، على سبيل المثال، صمامات، تستطيع أن تقصِّر أو تطيل عمود الهواء، المهتز داخل الآلة. وينتج العمود القصير صوتاً ذا تردد عالٍ، وطبقة صوتية عالية؛ بينما يؤدي العمود الطويل إلى نبرة ذات تردد قصير، وطبقة منخفضة.

2. شدة الصوت وارتفاعه

    ترتبط شدة الصوت بمقدار الطاقة، التي تنساب في موجاته. وتعتمد الشدة على اتساع الاهتزازات، التي تحدث الموجة. والاتساع هو المسافة التي يقطعها الجسم المهتز، من موضع السكون، أثناء اهتزازه؛ فكلما ازداد اتساع الاهتزاز، ازدادت شدة الصوت (أُنظر شكل الاتساع).

    أما ارتفاع الصوت، فيرجع إلى القوة، التي يتخذها الصوت، عندما يقرع الآذان؛ فكلما ازدادت شدته، عند درجة ثابتة للتردد، بدا أكثر ارتفاعاً. ولكن الأصوات ذات الشدة الواحدة، والترددات المختلفة، لا يكون لها الارتفاع نفسه. وللأذُن حساسية منخفضة تجاه الأصوات، التي تكون تردداتها قريبة من الحدَّيْن، الأعلى والأدنى، لمدى الترددات، التي يمكن سماعها؛ لذلك، فإن الصوت العالي التردد، والصوت المنخفض التردد، لا يبدوان في ارتفاع صوت ذي شدة واحدة، في منتصف مدى الترددات المسموعة.

    وتضعف موجات الماء في بركة، وهي تبتعد عن مصدرها. وبالطريقة نفسها، تقلّ شدة موجات الصوت، وهي تنتشر بعيداً عن مصدرها، في كلِّ الاتجاهات؛ ومن ثم، فإن ارتفاع الصوت، يقلّ كلما ازدادت المسافة بين الشخص ومصدر الصوت. وتستطيع أن تلاحظ هذه الظاهرة، وأنت تبتعد، في حقل كبير، عن صديق لك، يتحدث على مستوى ثابت؛ إذ كلما ابتعدت أكثر، كلما ضعف صوت صاحبك. وتقاس شدة الصوت، عادة، بوحدة الديسيبل. (اُنظر ملحق الديسيبل).

3. نوعية الصوت

    وتسمى أيضاً الجَرس. وهي إحدى خصائص الأصوات الموسيقية. وتميِّز النوعية بين الأصوات، التي تنتجها آلات موسيقية مختلفة، ولها التردد والشدة نفساهما.

    ويتكون كل صوت موسيقي، تقريباً، من خليط من النغمة، التي أُحدثت، وعدد من النغمات الأعلى منها، والمتصلة بها. والنغمة الفعلية، التي عُزفت، هي النغمة الأساسية؛ أما النغمات الأعلى، فهي النغمات التوافقية، المصاحبة لها. فعندما ينتج أحد أوتار الكمان نغمة، على سبيل المثال، فإن اهتزاز الوتر الكلي، هو الذي يحدث النغمة الأساسية. وفي حين يهتز الوتر، في مقاطع منفصلة، فقد يهتز، في الوقت نفسه، في جزءين أو ثلاثة أو أربعة أجزاء أو أكثر. وكل من هذه الاهتزازات ينتج نغمة توافقية، ذات تردد وطبقة صوتية، أعلى من النغمة الأساسية. وكلما ازداد عدد المقاطع المهتزة، ارتفع تردد النغمة التوافقية الناتجة.

    ويساعد عدد النغمات التوافقية وقوّتها، على تحديد نوعية الصوت؛ فعلى سبيل المثال تكون نوعية الصوت، المميزة للآلة الموسيقية؛ نغمة ناعمة وحلوة، عندما يقل عدد النغمات التوافقية وضعفها. وعندما تعزف النغمة نفسها على البوق، فإنها تبدو قوية وساطعة؛ لأن النغمات التوافقية كثيرة وقوية.