आपको कैसे पता चलता है कि आपके स्कूल में एक ‘पीरियड’ समाप्त हो गया है? जब कोई आपके दरवाजे पर दस्तक देता है या आप दरवाजे की घंटी की आवाज सुनते हैं तो आप आसानी से जान जाते हैं कि कोई आपके दरवाजे पर है। अधिकांश समय आप केवल कदमों की आवाज सुनकर ही बता सकते हैं कि कोई आपकी ओर आ रहा है।

आपने छुपन-छुपाई नाम का खेल अवश्य खेला होगा। इस खेल में एक व्यक्ति की आँखों पर पट्टी बाँध दी जाती है और उसे शेष खिलाड़ियों को पकड़ना होता है। आँखों पर पट्टी बँधा व्यक्ति कैसे अनुमान लगा पाता है कि कौन सा खिलाड़ी उसके सबसे निकट है?

ध्वनि हमारे जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह हमें एक-दूसरे से संवाद करने में मदद करती है। हम अपने आस-पास विभिन्न प्रकार की ध्वनियाँ सुनते हैं।

अपने आस-पास सुनाई देने वाली ध्वनियों की एक सूची बनाइए।

अपने स्कूल के संगीत कक्ष में आप बाँसुरी, तबला, हारमोनियम आदि जैसे वाद्य यंत्रों द्वारा उत्पन्न ध्वनियाँ सुनते हैं (चित्र 10.1)।

ध्वनि कैसे उत्पन्न होती है? यह एक स्थान से दूसरे स्थान तक कैसे पहुँचती है? हम ध्वनि कैसे सुनते हैं? कुछ ध्वनियाँ दूसरों की तुलना में अधिक तेज क्यों होती हैं? हम इस अध्याय में ऐसे प्रश्नों पर चर्चा करेंगे।

चित्र 10.1 : कुछ वाद्य यंत्र

10.1 ध्वनि कंपन करने वाले पिंड द्वारा उत्पन्न होती है

स्कूल की घंटी को जब उपयोग में न हो तो छूकर देखिए। आप क्या महसूस करते हैं? फिर से इसे ध्वनि उत्पन्न करते समय छूएँ। क्या आप इसे कंपन करता हुआ महसूस कर सकते हैं?

क्रियाकलाप 10.1

एक धातु की प्लेट (या कड़ाही) लीजिए। इसे किसी सुविधाजनक स्थान पर इस प्रकार लटकाइए कि यह किसी दीवार को न छुए। अब इसे एक छड़ी से मारिए (चित्र 10.2)। क्या आपको कोई ध्वनि सुनाई देती है? प्लेट या कड़ाही को अपनी उँगली से हल्के से छूएँ। क्या आप कंपन महसूस करते हैं?

चित्र 10.2 : कड़ाही पर प्रहार करना

फिर से प्लेट को छड़ी से मारिए और मारने के तुरंत बाद इसे अपने हाथों से कसकर पकड़ लीजिए। क्या आप अभी भी ध्वनि सुनते हैं? जब प्लेट ध्वनि उत्पन्न करना बंद कर दे, तब इसे छूएँ। क्या आप अब कंपन महसूस कर सकते हैं?

क्रियाकलाप 10.2

एक रबर बैंड लीजिए। इसे एक पेंसिल बॉक्स की लंबी भुजा के चारों ओर लपेटिए (चित्र 10.3)। बॉक्स और खिंचे हुए रबर के बीच दो पेंसिलें डाल दीजिए। अब, रबर बैंड को बीच में कहीं खींचकर छोड़िए। क्या आप कोई ध्वनि सुनते हैं? क्या बैंड कंपन करता है?

चित्र 10.3 : रबर बैंड को खींचकर छोड़ना

जैसा कि आपने कक्षा VII में सीखा, किसी वस्तु की आगे-पीछे या इधर-उधर की गति को कंपन कहते हैं। जब एक कसकर खिंचे हुए बैंड को खींचकर छोड़ा जाता है, तो यह कंपन करता है और ध्वनि उत्पन्न करता है। जब यह कंपन करना बंद कर देता है, तो यह कोई ध्वनि उत्पन्न नहीं करता।

क्रियाकलाप 10.3

एक धातु का पात्र लीजिए। इसमें पानी डालिए। एक चम्मच से इसके किनारे पर प्रहार कीजिए (चित्र 10.4)। क्या आपको कोई ध्वनि सुनाई देती है? फिर से पात्र पर प्रहार कीजिए और फिर इसे छूएँ। क्या आप पात्र को कंपन करता हुआ महसूस कर सकते हैं? पात्र पर फिर से प्रहार कीजिए। पानी की सतह को देखिए। क्या आप वहाँ कोई तरंगें देखते हैं? अब पात्र को पकड़ लीजिए। पानी की सतह पर आप क्या परिवर्तन देखते हैं? क्या आप इस परिवर्तन की व्याख्या कर सकते हैं? क्या किसी पिंड के कंपन के साथ ध्वनि को जोड़ने का कोई संकेत है?

चित्र 10.4 : कंपन करता हुआ पात्र पानी में तरंगें उत्पन्न करता है

हम देखते हैं कि एक कंपन करने वाली वस्तु ध्वनि उत्पन्न करती है। कुछ मामलों में, कंपन हमें आसानी से दिखाई देते हैं। लेकिन अधिकांश मामलों में, उनका आयाम इतना छोटा होता है कि हम उन्हें देख नहीं सकते। हालाँकि, हम उन्हें महसूस कर सकते हैं।

क्रियाकलाप 10.4

एक खोखला नारियल का खोल लीजिए और एक वाद्य यंत्र एकतारा बनाइए। आप इसे एक मिट्टी के बर्तन की सहायता से भी बना सकते हैं (चित्र 10.5)। इस वाद्य यंत्र को बजाइए और इसके कंपन करने वाले भाग की पहचान कीजिए।

चित्र 10.5 : एकतारा

परिचित वाद्य यंत्रों की एक सूची बनाइए और उनके कंपन करने वाले भागों की पहचान कीजिए। कुछ उदाहरण सारणी 10.1 में दिए गए हैं। शेष सारणी को पूरा कीजिए।

सारणी 10.1 : वाद्य यंत्र और उनके कंपन करने वाले भाग

आप में से कई लोगों ने मंजीरा (झांझ), घटम, और नूत (मिट्टी के घड़े) और करताल देखे होंगे। ये वाद्य यंत्र हमारे देश के कई हिस्सों में आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। इन वाद्य यंत्रों को केवल पीटा या ठोका जाता है (चित्र 10.6)। क्या आप इस प्रकार के कुछ अन्य वाद्य यंत्रों के नाम बता सकते हैं?

आप भी एक वाद्य यंत्र बना सकते हैं।

क्रियाकलाप 10.5

6-8 कटोरे या गिलास लीजिए। इनमें अलग-अलग स्तर तक पानी भरिए, जो एक छोर से दूसरे छोर तक धीरे-धीरे बढ़ता जाए। अब एक पेंसिल लीजिए और कटोरों को हल्के से मारिए। इन सभी को एक के बाद एक मारिए। आपको मधुर ध्वनियाँ सुनाई देंगी। यह आपका जलतरंग है (चित्र 10.7)।

चित्र 10.7 : जलतरंग

जब हम सितार जैसे किसी वाद्य यंत्र के तार को खींचकर छोड़ते हैं, तो हम जो ध्वनि सुनते हैं वह केवल तार की ही नहीं होती। पूरा वाद्य यंत्र कंपन करने के लिए बाध्य हो जाता है, और हम जो ध्वनि सुनते हैं वह वाद्य यंत्र के कंपन की ध्वनि होती है। इसी प्रकार, जब हम मृदंग की झिल्ली पर प्रहार करते हैं, तो हम जो ध्वनि सुनते हैं वह केवल झिल्ली की ही नहीं बल्कि वाद्य यंत्र के पूरे पिंड की होती है।

जब हम बोलते हैं, तो क्या हमारे शरीर का कोई भाग कंपन करता है?

10.2 मनुष्यों द्वारा उत्पन्न ध्वनि

कुछ देर तक जोर से बोलिए या कोई गाना गाइए, या मधुमक्खी की तरह गुंजन कीजिए। अपना हाथ अपने गले पर चित्र 10.8 में दिखाए अनुसार रखिए। क्या आप कोई कंपन महसूस करते हैं?

मनुष्यों में, ध्वनि स्वर तंत्र या कंठ द्वारा उत्पन्न होती है। अपनी उँगलियों को गले पर रखिए और एक कठोर उभार ढूँढिए जो निगलने पर हिलता हुआ प्रतीत होता है। शरीर के इस भाग को स्वर तंत्र के नाम से जाना जाता है। यह श्वासनली के ऊपरी सिरे पर स्थित होता है। दो स्वर रज्जु, स्वर तंत्र या कंठ के आर-पार इस प्रकार तने होते हैं कि वे हवा के मार्ग के लिए उनके बीच एक संकीर्ण दरार छोड़ते हैं (चित्र 10.8)।

चित्र 10.8 : मनुष्यों में स्वर तंत्र

जब फेफड़े दरार से हवा को बाहर धकेलते हैं, तो स्वर रज्जु कंपन करते हैं, जिससे ध्वनि उत्पन्न होती है। स्वर रज्जु से जुड़ी मांसपेशियाँ रज्जुओं को तना हुआ या ढीला बना सकती हैं। जब स्वर रज्जु तने हुए और पतले होते हैं, तो आवाज का प्रकार या गुण उससे भिन्न होता है जब वे ढीले और मोटे होते हैं। आइए देखें कि स्वर रज्जु कैसे कार्य करते हैं।

क्रियाकलाप 10.6

एक ही आकार की दो रबर की पट्टियाँ लीजिए। इन दोनों टुकड़ों को एक के ऊपर एक रखिए और उन्हें कसकर खींचिए। अब इनके बीच के अंतराल से हवा फूँकिए [चित्र 10.9(a)]। जैसे ही हवा खिंची हुई रबर पट्टियों के बीच से गुजरती है, एक ध्वनि उत्पन्न होती है। आप एक संकीर्ण दरार वाला कागज का टुकड़ा भी ले सकते हैं और इसे चित्र 10.9 (b) में दिखाए अनुसार अपनी उँगलियों के बीच पकड़ सकते हैं। अब दरार से फूँक मारिए और ध्वनि सुनिए। हमारे स्वर रज्जु भी इसी प्रकार ध्वनि उत्पन्न करते हैं।

चित्र 10.9 (a), (b) : स्वर रज्जुओं का कार्य

पुरुषों में स्वर रज्जु लगभग $20 \mathrm{~mm}$ लंबे होते हैं। महिलाओं में ये लगभग $15 \mathrm{~mm}$ लंबे होते हैं। बच्चों के स्वर रज्जु बहुत छोटे होते हैं। यही कारण है कि पुरुषों, महिलाओं और बच्चों की आवाजें अलग-अलग होती हैं।

10.3 ध्वनि के संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता होती है

जब आप अपने मित्र को पुकारते हैं जो कुछ दूरी पर खड़ा है, तो आपका मित्र आपकी आवाज सुनने में सक्षम होता है। ध्वनि कैसे संचरित होती है या उस तक कैसे पहुँचती है?

क्रियाकलाप 10.7

एक धातु या काँच का गिलास लीजिए। सुनिश्चित कीजिए कि यह सूखा है। इसमें एक सेल फोन रखिए। (याद रखें कि सेल फोन को पानी में नहीं रखना चाहिए।) अपने मित्र से दूसरे सेल फोन से इस सेल फोन पर कॉल करने के लिए कहिए। घंटी की आवाज ध्यान से सुनिए।

अब, गिलास के किनारे को अपने हाथों से घेर लीजिए (चित्र 10.10)। अपना मुँह अपने हाथों के बीच के खुले स्थान पर रखिए।

चित्र 10.10 : ध्वनि को यात्रा करने के लिए माध्यम की आवश्यकता होती है

अपने मित्र को संकेत दीजिए कि वह फिर से कॉल करे। गिलास से हवा चूसते हुए घंटी की आवाज सुनिए।

क्या हवा चूसने पर ध्वनि धीमी हो जाती है?

गिलास को अपने मुँ�ह से हटा लीजिए। क्या ध्वनि फिर से तेज हो जाती है?

क्या आप कोई व्याख्या सोच सकते हैं? क्या यह संभव है कि गिलास में हवा की मात्रा कम होने का घंटी की आवाज की तीव्रता कम होने से कुछ संबंध था?

वास्तव में, यदि आप गिलास की सारी हवा चूस पाते, तो आप कोई ध्वनि नहीं सुन पाते। वास्तव में, ध्वनि को यात्रा करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। जब किसी बर्तन से हवा को पूरी तरह से निकाल दिया जाता है, तो कहा जाता है कि बर्तन में निर्वात है। ध्वनि निर्वात से होकर नहीं यात्रा कर सकती।

क्या ध्वनि द्रवों में यात्रा करती है? आइए जानें।

क्रियाकलाप 10.8

एक बाल्टी या बाथटब लीजिए। इसे साफ पानी से भर लीजिए। एक हाथ में एक छोटी घंटी लीजिए। ध्वनि उत्पन्न करने के लिए इस घंटी को पानी के अंदर हिलाइए। सुनिश्चित कीजिए कि घंटी बाल्टी या टब के पिंड को न छुए।

चित्र 10.11 : पानी के माध्यम से यात्रा करती हुई ध्वनि

अपने कान को धीरे से पानी की सतह पर रखिए (चित्र 10.11)। (सावधान रहें: पानी आपके कान में नहीं जाना चाहिए।) क्या आप घंटी की आवाज सुन सकते हैं? क्या यह इंगित करता है कि ध्वनि द्रवों से होकर यात्रा कर सकती है?

ओह! इसी तरह व्हेल और डॉल्फ़िन पानी के नीचे संचार कर रहे होंगे।

आइए जानें कि क्या ध्वनि ठोसों से भी यात्रा कर सकती है।

क्रियाकलाप 10.9

एक मीटर पैमाना या लंबी धातु की छड़ लीजिए और इसके एक सिरे को अपने कान से लगाइए। अपने मित्र से पैमाने के दूसरे सिरे पर धीरे से खुरचने या टैप करने के लिए कहिए (चित्र 10.12)।

चित्र 10.12: मीटर पैमाने के माध्यम से यात्रा करती हुई ध्वनि

क्या आप खुरचने की आवाज सुन सकते हैं? अपने आस-पास के मित्रों से पूछिए कि क्या वे भी वही ध्वनि सुनने में सक्षम थे?

आप उपरोक्त क्रियाकलाप को एक लंबी लकड़ी या धातु की मेज के एक सिरे पर अपना कान लगाकर और अपने मित्र से मेज के दूसरे सिरे को धीरे से खुरचने के लिए कहकर भी कर सकते हैं (चित्र 10.13)।

चित्र 10.13 : ध्वनि ठोसों से होकर यात्रा कर सकती है

हम पाते हैं कि ध्वनि लकड़ी या धातु से होकर यात्रा कर सकती है। वास्तव में, ध्वनि किसी भी ठोस से होकर यात्रा कर सकती है। आप रोचक क्रियाकलाप कर सकते हैं यह दिखाने के लिए कि ध्वनि डोरियों से भी यात्रा कर सकती है। क्या आपने कभी खिलौना टेलीफोन बनाया है (चित्र 10.14)। क्या आप कह सकते हैं कि ध्वनि डोरियों से होकर यात्रा कर सकती है?

चित्र 10.14 : एक खिलौना टेलीफोन

हमने अब तक सीखा है कि कंपन करने वाली वस्तुएँ ध्वनि उत्पन्न करती हैं और यह एक माध्यम में सभी दिशाओं में वहन की जाती है। माध्यम गैस, द्रव या ठोस हो सकता है। हम इसे कैसे सुनते हैं?

10.4 हम ध्वनि अपने कानों से सुनते हैं

कान के बाहरी भाग का आकार कीप के समान होता है। जब ध्वनि इसमें प्रवेश करती है, तो यह एक नलिका से नीचे यात्रा करती है जिसके अंत में एक पतली तनी हुई झिल्ली होती है। इसे कर्णपटह कहते हैं। यह एक महत्वपूर्ण कार्य करता है। यह समझने के लिए कि कर्णपटह क्या करता है, आइए कर्णपटह का एक टिन-कैन मॉडल बनाएँ।

क्रियाकलाप 10.10

एक प्लास्टिक या टिन-कैन लीजिए। इसके सिरे काट दीजिए। कैन के एक सिरे पर रबर के गुब्बारे का एक टुकड़ा तान दीजिए और इसे रबर बैंड से बाँध दीजिए। तने हुए रबर पर सूखे अनाज के चार या पाँच दाने रख दीजिए। अब अपने मित्र से खुले सिरे से “हुर्रे, हुर्रे” बोलने के लिए कहिए (चित्र 10.15)। देखिए कि अनाज के दानों का क्या होता है। दाने ऊपर-नीचे क्यों कूदते हैं?

कर्णपटह एक तने हुए रबर शीट के समान होता है। ध्वनि कंपन कर्णपटह को कंपित करते हैं (चित्र 10.16)। कर्णपटह कंपन को आंतरिक कान तक भेजता है। वहाँ से, संकेत मस्तिष्क तक जाता है। इस प्रकार हम सुनते हैं।

चित्र 10.16 : मानव कान

हमें कभी भी अपने कान में नुकीली, तीक्ष्ण या कठोर वस्तु नहीं डालनी चाहिए। यह कर्णपटह को क्षतिग्रस्त कर सकती है। क्षतिग्रस्त कर्णपटह श्रवण को हानि पहुँचा सकता है।

10.5 कंपन का आयाम, आवर्तकाल और आवृत्ति

हमने सीखा है कि किसी वस्तु की आगे-पीछे की गति को कंपन कहा जाता है। इस गति को दोलन गति भी कहते हैं। आपने पिछली कक्षाओं में दोलन गति और उसके आवर्तकाल के बारे में पहले ही सीख लिया है।

प्रति सेकंड दोलनों की संख्या को दोलन की आवृत्ति कहते हैं। आवृत्ति को हर्ट्ज में व्यक्त किया जाता है। इसका प्रतीक $\mathrm{Hz}.$ है। $1 \mathrm{~Hz}$ की आवृत्ति प्रति सेकंड एक दोलन है। यदि कोई वस्तु एक सेकंड में 20 बार दोलन करती है, तो इसकी आवृत्ति क्या होगी?

आप बहुत सी परिचित ध्वनियों को उन्हें उत्पन्न करने वाली वस्तुओं को देखे बिना पहचान सकते हैं। यह कैसे संभव है? आपको उन्हें पहचानने में सक्षम बनाने के लिए ये ध्वनियाँ अलग-अलग होनी चाहिए। क्या आपने कभी सोचा है कि कौन से कारक उन्हें अलग बनाते हैं? आयाम और आवृत्ति किसी भी ध्वनि के दो महत्वपूर्ण गुण हैं। क्या हम ध्वनियों को उनके आयामों और आवृत्तियों के आधार पर अलग कर सकते हैं?

तीव्रता और तारत्व

क्रियाकलाप 10.11

एक धातु का गिलास और एक टेबल स्पून लीजिए। गिलास के किनारे पर टेबल स्पून से हल्के से प्रहार कीजिए।

उत्पन्न ध्वनि सुनिए। अब गिलास पर स्पून से जोर से प्रहार कीजिए और फिर से उत्पन्न ध्वनि सुनिए। क्या गिलास पर जोर से प्रहार करने पर ध्वनि अधिक तेज होती है?

अब एक छोटी थर्मोकोल की गेंद को गिलास के किनारे को छूते हुए लटकाइए (चित्र 10.17)। गिलास को प्रहार करके कंपित कीजिए। देखिए कि गेंद कितनी दूर विस्थापित होती है। गेंद का विस्थापन गिलास के कंपन के आयाम का माप है।

अब, गिलास पर हल्के से और फिर थोड़ा जोर से प्रहार कीजिए। दोनों मामलों में गिलास के कंपन के आयामों की तुलना कीजिए। किस मामले में आयाम अधिक है?

ध्वनि की तीव्रता, ध्वनि उत्पन्न करने वाले कंपन के आयाम के वर्ग के समानुपाती होती है। उदाहरण के लिए, यदि आयाम दुगना हो जाता है, तो तीव्रता 4 के गुणनखंड से बढ़ जाती है। तीव्रता को डेसिबल (dB) नामक इकाई में व्यक्त किया जाता है। निम्नलिखित सारणी विभिन्न स्रोतों से आने वाली ध्वनि की तीव्रता का कुछ अंदाजा देती है।

सामान्य श्वसन	$10 \mathrm{~dB}$
मंद फुसफुसाहट (5 मीटर पर)	$30 \mathrm{~dB}$
सामान्य वार्तालाप	$60 \mathrm{~dB}$
व्यस्त यातायात	$70 \mathrm{~dB}$
औसत कारखाना	$80 \mathrm{~dB}$

$80 \mathrm{~dB}$ से ऊपर शोर शारीरिक रूप से पीड़ादायक हो जाता है।

ध्वनि की तीव्रता इसके आयाम पर निर्भर करती है। जब कंपन का आयाम बड़ा होता है, तो उत्पन्न ध्वनि तेज होती है। जब आयाम छोटा होता है, तो उत्पन्न ध्वनि कमजोर होती है। एक शिशु की ध्वनि की तुलना एक वयस्क की ध्वनि से कीजिए। क्या कोई अंतर है? यहाँ तक कि यदि दो ध्वनियाँ समान रूप से तेज हों, तो भी वे किसी न किसी रूप में भिन्न होती हैं। आइए देखें कैसे।

मैं सोचता हूँ कि मेरी आवाज मेरे शिक्षक की आवाज से अलग क्यों है।

आवृत्ति ध्वनि की तीक्ष्णता या तारत्व निर्धारित करती है। यदि कंपन की आवृत्ति अधिक है तो हम कहते हैं कि ध्वनि तीक्ष्ण है और इसका तारत्व अधिक है। यदि कंपन की आवृत्ति कम है, तो हम कहते हैं कि ध्वनि का तारत्व कम है। उदाहरण के लिए, एक ढोल कम आवृत्ति से कंपन करता है। इसलिए, यह कम तारत्व वाली ध्वनि उत्पन्न करता है।

चित्र 10.18: आवृत्ति ध्वनि का तारत्व निर्धारित करती है

दूसरी ओर, एक सीटी की आवृत्ति अधिक होती है और इसलिए, यह अधिक तारत्व वाली ध्वनि उत्पन्न करती है (चित्र 10.18)। एक पक्षी उच्च तारत्व वाली ध्वनि करता है जबकि एक शेर निम्न तारत्व वाली दहाड़ निकालता है। हालाँकि, शेर की दहाड़ बहुत तेज होती है जबकि पक्षी की ध्वनि काफी कमजोर होती है।

प्रतिदिन आप बच्चों और वयस्कों की आवाजें सुन