ஒலியியல்

ஒலியியல் (Acoustics) என்பது, திண்மம், நீர்மம், வளிமம் ஆகியவற்றினூடாகக் கடத்தப்படும் பொறிமுறை அலைகள் பற்றி ஆய்வுசெய்யும் பல்துறை அறிவியல் ஆகும். இது இயற்பியலின் ஒரு துணைப்பிரிவு. ஒலியியலின் ஆய்வுகள் அதிர்வுகள், ஒலி, மீயொலி, அகவொலி என்பவற்றை உள்ளடக்குகின்றன. ஒலியியல் துறைசார்ந்த அறிவியலாளர் ஒலியியலாளர் எனப்படுகிறார். ஒலியியல் தொழில்நுட்பத்துறை வல்லுனர்களை ஒலியியல் பொறியாளர்கள் என அழைப்பதும் உண்டு. ஒலியியல் தற்காலச் சமுதாயத்தின் பல்வேறு துறைகளிலும் பயன்பட்டு வருவதைக் காணமுடியும். எடுத்துக்காட்டாகக் கேட்பொலி, இரைச்சல் கட்டுப்பாடு போன்றவை தொடர்பில் ஒலியியல் பெரிதும் பயன்பட்டு வருகிறது.^[1][2][3]

கேட்டல், விலங்கு உலகில், வாழ்வதற்குத் தேவையான முக்கியமான விடயங்களுள் ஒன்று. அத்தோடு ஒலியை அடிப்படையாகக் கொண்ட பேச்சு, மனிதகுல வளர்ச்சியினதும், மனிதப் பண்பாட்டினதும் சிறப்பியல்புகளுள் ஒன்று. இதனால், ஒலியியலானது இசை, மருத்துவம், கட்டிடக்கலை, கைத்தொழில் உற்பத்தி, போர் போன்ற பல துறைகளிலும் பரவலாக ஊடுருவியுள்ளது.

ஒலியியலின் அடிப்படைக் கருத்துருக்கள்

ஒலியியல் பற்றிய ஆய்வுகள் பொறிமுறை அலைகளின் அல்லது அதிர்வுகளின் பிறப்பு, அவற்றின் பரவுகை, அவற்றைப் பெறுதல் ஆகியவை தொடர்பானவையாகவே உள்ளன.

மேலுள்ள படம் ஒலியியல் நிகழ்வு அல்லது வழிமுறை ஒன்றின் படிமுறைகளைக் காட்டுகிறது. ஒலியியல் நிகழ்வொன்றுக்குப் பல காரணங்கள் இருக்கக்கூடும். இது இயற்கையானதாக அல்லது முனைந்து நிகழ்த்தப்படுவதாக இருக்கலாம். அதுபோலவே, ஏதோ ஒரு வடிவிலான ஆற்றலை ஒலியாற்றலாக மாற்றி ஒலியலைகளை உருவாக்குவதற்கான வழிமுறைகளும் பலவாறாகக் காணப்படுகின்றன. ஒலியலைகளின் பரவுகையை விளக்குவதற்கு ஒரு அடிப்படையான சமன்பாடு உண்டு. ஆனால், இதிலிருந்து உருவாகும் தோற்றப்பாடுகள் பலவாறானவையாகவும், பெரும்பாலும் சிக்கலானவையாகவும் உள்ளன. ஒலியலைகள் அவற்றைக் கடத்தும் ஊடகங்களினூடாக ஆற்றலை எடுத்துச் செல்கின்றன. இவ்வாற்றல் இறுதியில் வேறு வடிவங்களிலான ஆற்றலாக மாற்றம் அடைகின்றது. இம்மாற்றமும் இயற்கையாகவோ அல்லது வேண்டுமென்றே செய்யப்படுவதாகவோ இருக்கலாம். ஒரு புவியதிர்வு, எதிரிக் கப்பல்களைக் கண்டுபிடிக்க நீர்மூழ்கிக் கப்பல்கள் ஒலியலைகளைப் பயன்படுத்துதல், ஒரு இசைக்குழுவின் இசை நிகழ்ச்சி போன்ற எந்தவொரு நிகழ்விலும் முன்னர் குறிப்பிட்ட 5 படிமுறைகள் இருப்பதைக் காண முடியும்.

ஒலியியலில் மிகவும் முக்கியமானதாக அமைவது அலை பரவுகை ஆகும். இது இயற்பு ஒலியியல் பிரிவினுள் அடங்குகின்றது. பாய்மங்களில், அழுத்த அலைகளாகவே ஒலி பரவுகிறது. திண்மங்களில் ஒலியலைகள் பல வடிவங்களில் பரவக்கூடும். இவை நெடுக்கலை, குறுக்கலை அல்லது மேற்பரப்பலை ஆகிய வடிவங்களில் அமையக்கூடும்.

அலை பரவுகை: அழுத்த மட்டங்கள்

நீர், வளி போன்ற பாய்மங்களில் சூழல் அழுத்த நிலையில் ஒலியலைகள் குழப்பங்களாகவே பரவுகின்றன. இக்குழப்பங்கள் மிகவும் சிறிய அளவினவாகவே இருந்தாலும் இவற்றை மனிதக் காதுகளால் உணர முடியும். ஒருவரால் கேட்டுணரக்கூடிய மிகவும் சிறிய ஒலி செவிப்புலத் தொடக்கம் (threshold of hearing) எனப்படும். இது சூழல் அழுத்தத்திலும் ஒன்பது பருமன் வரிசைகள் (order of magnitude) சிறியது. இக் குழப்பங்களின் உரப்பு ஒலியழுத்த மட்டம் எனப்படுகின்றது. இது மடக்கை அளவீட்டில் டெசிபெல் என்னும் அலகில் அளக்கப்படுகின்றது.

அலை பரவுகை: அதிர்வெண்

இயற்பியலாளரும், ஒலியியற் பொறியாளரும், ஒலியழுத்த மட்டத்தை அதிர்வெண் சார்பில் குறிப்பிடுவதுண்டு. மனிதருடைய காதுகள் ஒலிகளை இதே அடிப்படையில் புரிந்துகொள்வதும் இதற்கான ஒரு காரணமாகும். ஒலியில் உயர்ந்த சுருதி, தாழ்ந்த சுருதி என நாம் உணர்வது ஒரு செக்கனுக்குக் கூடிய அல்லது குறைவான சுற்று எண்ணிக்கைகளல் ஏற்படும் அழுத்த வேறுபாடுகளே ஆகும். பொதுவான ஒலியியல் அளவீட்டு முறைகளில், ஒலியியல் சைகைகள் நேர அளவில் மாதிரிகளாகக் குறிக்கப்படுகின்றன. இவை பின்னர் எண்மப் பட்டைகள் (octave band), நேரம் - அதிர்வெண் வரைபுகள் போன்ற வடிவங்களில் கொடுக்கப்படுகின்றன. இவ்விரு வடிவங்களும், ஒலியைப் பகுப்பாய்வு செய்யவும், ஒலியியல் தோற்றப்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்ளவும் பயன்படுகின்றன.

ஒலி தொடர்பில் முழு அலைமாலையையும் மூன்று பகுதிகளாகப் பிரிக்க முடியும். இவை செவிப்புல ஒலி, மீயொலி, அகவொலி என்பன. செவிப்புல ஒலிகள் எனப்படும் மனிதச் செவிகளால் உணரக்கூடிய ஒலிகள் 20 ஹெர்ட்ஸ் முதல் 20,000 ஹெர்ட்ஸ் வரையான அதிர்வெண் எல்லையுள் அடங்குவன. இவ்வெல்லையுள் அடங்கும் செவிப்புல ஒலிகள் பேச்சுத் தொடர்பு, இசை போன்றவற்றில் பயன்படுகின்றன. மீயொலி எனப்படுவது 20,000 ஹெர்ட்ஸ்களுக்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்களைக் கொண்ட குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட ஒலியாகும். இவ்வொலி உயர் பிரிதிறன் (resolution) கொண்ட படமாக்கல் நுட்பங்களிலும், பல வகையான மருத்துவத் தேவைகளுக்கும் பயன்படுகின்றது. குறைவான அதிர்வெண்களைக் கொண்ட அகவொலிகள் புவியதிர்ச்சி போன்ற நிலவியல் தோற்றப்பாடுகளை ஆய்வு செய்வதற்குப் பயன்படுகின்றன.