Geluidsgolf

Geluid plant zich voort in de vorm van geluidsgolven. De snelheid waarmee dit gebeurt, de geluidssnelheid, hangt af van het medium waarin de geluidsgolf zich voortbeweegt en van factoren als temperatuur, vochtigheidsgraad en bewegingstoestand van het medium, zoals bij eventuele tegenwind.

Geluid - en dus ook een geluidsgolf - kun je grofweg indelen in drie soorten: een klap (impuls), ruis, of toon. Iedere golfvorm kun je, met de wiskunde van Fourier, omrekenen in een verzameling sinusvormige golven. Tel je al deze sinusvormige golven bij elkaar op dan krijg je weer de originele golfvorm.

Een sinusgolf wordt onder meer gekenmerkt door zijn trillingsgetal of frequentie. Hoe hoger de frequentie, dus hoe meer golven per tijdseenheid en per lengte-eenheid, hoe hoger de waargenomen toon. Voor mensen hoorbare frequenties liggen tussen de 20 en 20.000 Hz. Hogere frequenties (dus kortere golven) tot 800 MHz noemt men ultrasone trillingen. Nog hogere frequenties worden hypersone trillingen genoemd.

In een homogeen medium gaan geluiden met de geluidssnelheid dwars door elkaar heen, zonder elkaar te beïnvloeden. Maar raakt een geluidsgolf een voorwerp, dan ontstaat er drukstuwing. De golf kaatst terug, of verspreidt zich bolvormig. Komt een golf uit een gat in een grote ruimte, dan ontstaat er drukzuiging. Een negatieve golf kaatst terug en een positieve golf verspreidt zich bolvormig. Zo kan van een geluidsgolf de grote component om een voorwerp lijken heen te buigen en de kleine component erop terug te kaatsen.

Langegolfgeluid (lage tonen) reist het verst, doordat kleine voorwerpen de basisstructuur van de golven niet aantasten. Om die reden heeft bijvoorbeeld de misthoorn van een schip zo'n lage toon: hij moet zo ver mogelijk dragen. Het nadeel van lage tonen is echter wel, dat zij door een plat oppervlak minder goed worden gereflecteerd dan hoge tonen met hun korte golfjes; deze laatste ketsen sneller af. Op dit effect zijn sonarpeilingen gebaseerd. Wanneer de korte geluidsgolfjes afketsen op een voorwerp hoort men een hoge 'ping'toon. De frequentie hiervan valt binnen het kader van de ultrasone geluiden.

Geluidsgolven zetten de lucht of het medium waardoor het geluid zich voortplant, in beweging. Een saillant voorbeeld daarvan was het effect van de reuzendrum bij een Londens instrumentmakersbedrijf. Die bracht zulke lange geluidsgolven voort, minder dan 20 Hz, dus voor het menselijk oor niet waarneembaar. Maar wanneer de drum geslagen werd, hoorde men alleen een zachte, droge klap van het contact van slagbol met de drum, maar zag men wel de kleding van de omstanders flapperen.

Er zijn dieren, zoals olifanten, die van deze, voor ons onhoorbare geluiden gebruikmaken om over grote afstanden met elkaar te communiceren.