કંપન અને ધ્વનિનું ઉત્પાદન (Vibration and Production of Sound) : વસ્તુની આગળ-પાછળ કે ઉપર-નીચે થતી ઝડપી ગતિને કંપન (Vibration) કહે છે. ધ્વનિ હંમેશાં કંપન કરતી વસ્તુઓ દ્વારા જ ઉત્પન્ન થાય છે. • પાઠ્યપુસ્તક અને રોજિંદા જીવનના ઉદાહરણો : શાળાનો ઘંટ વાગતો હોય ત્યારે તેને અડકતાં કંપન અનુભવાય છે; થાળી પર લાકડી મારી તેમાં પાણી ભરતાં પાણીની સપાટી પર તરંગો ઉદ્ભવે છે; રબરબેન્ડને ખેંચીને વચ્ચેથી છોડતાં તે કંપન કરે છે અને ધ્વનિ પેદા થાય છે. જો કંપન અટકી જાય તો ધ્વનિ પણ બંધ થઈ જાય છે.
માનવી દ્વારા ઉત્પન્ન થતો ધ્વનિ (Sound Produced by Humans) : મનુષ્યમાં ધ્વનિ ગળામાં આવેલા કંઠસ્થાન કે સ્વરપેટી (Larynx / Voice box) દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે[cite: 1]. • સ્વરપેટીમાં બે સ્વરતંતુઓ (Vocal cords) એવી રીતે ખેંચાયેલા હોય છે કે તેમની વચ્ચે હવાની અવરજવર માટે એક સાંકડી તિરાડ (Slit) રહે છે. • જ્યારે ફેફસાંમાંથી હવા દબાણપૂર્વક તિરાડમાંથી બહાર નીકળે છે, ત્યારે સ્વરતંતુઓ કંપન અનુભવે છે અને અવાજ ઉત્પન્ન થાય છે. • પુરુષોમાં સ્વરતંતુઓની લંબાઈ આશરે 20 mm, સ્ત્રીઓમાં આશરે 15 mm (ટૂંકા) અને બાળકોમાં તેનાથી પણ ઘણા ટૂંકા હોય છે. આથી પુરુષો, સ્ત્રીઓ અને બાળકોના અવાજમાં ભિન્નતા જોવા મળે છે.
ધ્વનિ પ્રસરણ માટે માધ્યમની અનિવાર્યતા (Propagation of Sound) : ધ્વનિના પ્રસરણ માટે ભૌતિક માધ્યમ (ઘન, પ્રવાહી કે વાયુ) અનિવાર્ય છે. • શૂન્યાવકાશમાં પ્રસરણ : ધ્વનિ શૂન્યાવકાશ (Vacuum) માંથી પ્રસરણ પામી શકતો નથી. કાચના પાત્રમાંથી હવા ચૂસી લેતાં ઘંટડીનો અવાજ સંભળાતો બંધ થઈ જાય છે. • પ્રસરણ ઝડપનો ક્રમ : ઘન > પ્રવાહી > વાયુ (ધાતુના પાઇપ કે લાકડાના ટેબલમાં ધ્વનિ હવાની તુલનાએ વધુ ઝડપથી પ્રવાસ કરે છે; પાણીમાં વ્હેલ કે ડોલ્ફિન ધ્વનિ દ્વારા સંદેશાવ્યવહાર કરે છે).
માનવ કાનની રચના અને કાર્યપદ્ધતિ (Human Ear) : • કાનનો બહારનો ભાગ ગળણી જેવો હોય છે જેને કર્ણપલ્લવ કહે છે. તે ધ્વનિને એકત્રિત કરી કર્ણનાળ (નહેર) મારફતે આગળ મોકલે છે. • કર્ણનાળના છેડે પાતળો, ચુસ્ત ખેંચાયેલો પડદો હોય છે જેને કાનનો પડદો (Eardrum / કર્ણપટલ) કહે છે. • ધ્વનિના કંપનો કાનના પડદાને કંપિત કરે છે. કાનનો પડદો આ કંપનોને મધ્ય કાનના ત્રણ નાનાં હાડકાં મારફતે અંતઃકર્ણ સુધી પહોંચાડે છે, જ્યાંથી શ્રવણ ચેતા દ્વારા સંકેતો મગજ સુધી પહોંચે છે અને આપણને અવાજ સંભળાય છે.
કંપનના લક્ષણો (Characteristics of Vibration) : • આવર્તકાળ (Time Period – T) : એક દોલન કે કંપન પૂર્ણ કરવા માટે લાગતા સમયને આવર્તકાળ કહે છે. તેનો એકમ સેકન્ડ (s) છે. • આવૃત્તિ (Frequency – f) : એક સેકન્ડમાં થતાં દોલનો કે કંપનોની સંખ્યાને આવૃત્તિ કહે છે. તેનો એકમ હર્ટ્ઝ (Hertz – Hz) છે. (1 Hz = 1 દોલન પ્રતિ સેકન્ડ). • કંપવિસ્તાર (Amplitude – A) : કંપન કરતા પદાર્થના મૂળ સ્થાનથી કોઈ એક તરફના મહત્તમ સ્થાનાંતરને કંપવિસ્તાર કહે છે.
પ્રબળતા અને પીચ (Loudness and Pitch) : • ધ્વનિની પ્રબળતા (Loudness) : ધ્વનિની પ્રબળતા કંપવિસ્તારના વર્ગના સમપ્રમાણમાં હોય છે (Loudness ∝ Amplitude2). કંપવિસ્તાર મોટો હોય તો અવાજ મોટો (પ્રબળ) બને છે, અને કંપવિસ્તાર નાનો હોય તો અવાજ ધીમો (મંદ) હોય છે. પ્રબળતાનો એકમ ડેસિબલ (dB) છે. (80 dB થી વધુ પ્રબળ ધ્વનિ શારીરિક રીતે કષ્ટદાયક બને છે). • ધ્વનિનું તીણાપણું કે પીચ (Pitch / Shrillness) : ધ્વનિનું તીણાપણું આવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે. ઊંચી આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ વધુ તીણો (High Pitch) હોય છે (દા.ત., સ્ત્રીનો અવાજ, સીટી, મચ્છરનો ગણગણાટ). નીચી આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ ઘેરો કે ભારે (Low Pitch) હોય છે (દા.ત., પુરુષનો અવાજ, ઢોલકનો અવાજ).
શ્રાવ્ય અને અશ્રાવ્ય ધ્વનિ (Audible and Inaudible Sound) : • શ્રાવ્ય ધ્વનિ (Audible Range) : મનુષ્યના કાન ફક્ત 20 Hz થી 20,000 Hz (20 kHz) વચ્ચેની આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ જ સાંભળી શકે છે. • ઇન્ફ્રાસોનિક ધ્વનિ (Infrasonic) : 20 Hz કરતાં ઓછી આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ (દા.ત., હાથી, વ્હેલ, ભૂકંપના તરંગો). • અલ્ટ્રાસોનિક ધ્વનિ (Ultrasonic) : 20,000 Hz કરતાં વધુ આવૃત્તિવાળો ધ્વનિ (દા.ત., ચામાચીડિયું, કૂતરા; તબીબી ક્ષેત્રે સોનોગ્રાફીમાં વપરાય છે).
સંગીત અને ઘોંઘાટ (Music vs Noise) : કાનને સાંભળવો ગમે તેવા સુખદ અને નિયમિત કંપનોવાળા ધ્વનિને સંગીત (Music) કહે છે (દા.ત., સિતાર, વાંસળીનો સૂર). જ્યારે કાનને અપ્રિય લાગતા અનિયમિત કંપનોવાળા અવાજને ઘોંઘાટ (Noise) કહે છે (દા.ત., ટ્રાફિકનો અવાજ, ફેક્ટરીઓનો ઘોંઘાટ).
ધ્વનિ પ્રદૂષણ અને નિયંત્રણના ઉપાયો (Noise Pollution and Control) : • નુકસાન : અનિદ્રા (ઊંઘ ન આવવી), હાઈ બ્લડપ્રેશર (હાયપરટેન્શન), ચિંતા, માનસિક તાણ અને કાનની સાંભળવાની ક્ષમતામાં કામચલાઉ કે કાયમી ખામી (બહેરાશ). • નિયંત્રણના ઉપાયો : વિમાનના એન્જિનો, ઔદ્યોગિક મશીનો અને વાહનોમાં સાઇલેન્સર (Silencers) લગાવવા; રહેણાંક વિસ્તારોમાં વાહનોના હોર્નનો ઉપયોગ ઘટાડવો; ટીવી અને મ્યુઝિક સિસ્ટમ ધીમા અવાજે સાંભળવા; રસ્તાઓ અને ઇમારતોની આસપાસ વધુ વૃક્ષો વાવવા જેથી ધ્વનિનું શોષણ થઈ શકે (ગ્રીન મફલર).
