Номер 6, страница 180 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

6. В каких единицах определяется уровень громкости звука?

Уровень громкости звука — это субъективная величина, которая характеризует слуховое ощущение, вызываемое звуком. Для его измерения и описания используются разные, но взаимосвязанные единицы, так как восприятие громкости зависит не только от силы звука, но и от его частоты и особенностей человеческого слуха.

Децибел (дБ или dB)

На практике наиболее часто для оценки громкости используют децибелы. Строго говоря, децибел — это не единица громкости, а единица для измерения уровня интенсивности звука или уровня звукового давления. Это объективные физические характеристики. Уровень интенсивности звука $L_I$ в децибелах вычисляется по логарифмической шкале по отношению к порогу слышимости $I_0 = 10^{-12}$ Вт/м$^2$ (минимальная интенсивность, которую слышит ухо на частоте 1 кГц):

$L_I = 10 \lg(\frac{I}{I_0})$

где $I$ — интенсивность данного звука. Логарифмическая шкала удобна, так как она хорошо согласуется с нелинейным восприятием громкости человеком. Однако децибелы сами по себе не учитывают, что чувствительность уха к звукам разной частоты неодинакова.

Фон (phon)

Фон — это единица измерения именно уровня громкости, то есть субъективной, психоакустической величины. Эта единица была введена, чтобы учесть зависимость восприятия громкости от частоты. Уровень громкости в фонах определяется путем сравнения данного звука с эталонным тоном частотой 1 кГц. По определению, уровень громкости любого звука равен $N$ фон, если он воспринимается как равногромкий с тоном частотой 1 кГц, уровень интенсивности которого составляет $N$ дБ.

Например, если звук с частотой 100 Гц и уровнем 50 дБ кажется таким же громким, как тон 1 кГц с уровнем 40 дБ, то уровень громкости этого 100-герцового звука составляет 40 фон. Для частоты 1 кГц значения в фонах и децибелах всегда совпадают.

Сон (sone)

Сон — еще одна единица для оценки субъективной громкости. В отличие от фона, шкала сонов построена так, чтобы быть прямо пропорциональной ощущению громкости. Это означает, что звук громкостью 2 сона воспринимается как вдвое более громкий, чем звук громкостью 1 сон. За отправную точку принято, что уровень громкости в 40 фон соответствует громкости в 1 сон.

1 сон = 40 фон.

Эмпирически установлено, что увеличение уровня громкости на 10 фон приводит примерно к удвоению ощущения громкости, то есть к удвоению значения в сонах. Эта единица часто используется в психоакустике.

Ответ: Уровень громкости звука как субъективная величина измеряется в фонах и сонах. Однако в подавляющем большинстве практических случаев (в технике, экологии, быту) для его характеристики используется физическая величина — уровень звукового давления, измеряемый в децибелах (дБ).