소리의 세기와 높낮이

소리의 세기와 높낮이 

■ 소리의 특징

소리는 소리의 세기, 높낮이, 음색으로 그 특징을 나타냅니다. 이것들은 소리의 3요소로서 세기, 높낮이, 음색이 사람의 목소리를 비롯하여 모든 소리를 구분할 수 있게 하는 기준이 됩니다. 소리는 공기 속을 전해오는 파동입니다. 따라서 소리를 이해하기 위해서는 파동에 대하여 알아볼 필요가 있습니다. 파동을 표현할 때는 파동의 진동수, 파장, 진행 속도, 진폭을 말합니다. 

소리의 세기는 음파의 진폭을 의미하고, 이는 매질인 공기 분자가 얼마나 크게 흔들렸는지를 나타냅니다. 크게 진동하는 물체는 주변의 공기를 크게 떨리게, 즉 진동시킵니다. 따라서 진폭이 큰 음파를 만들게 됩니다. 평소에 말을 할 때에 에너지를 많이 써서 이야기하면 소리의 진폭이 커져서 목소리가 커집니다. 반대로 에너지를 작게 써서 이야기하면 소리의 진폭이 작아져서 작은 목소리가 나옵니다. 

소리의 높낮이는 음파의 진동수를 의미하고 이는 매질인 공기가 얼마나 자주 흔들렸는지를 나타냅니다. 자주 진동하는 경우에는 높은 소리가, 진동수가 적은 경우에 낮은 소리가 납니다. 파동의 속력이 같고, 진동수가 적으면 파장은 길고 진동수가 많으면 파장은 짧아집니다. 따라서 같은 조건에서 낮은 소리는 파장이 길고, 높은 소리는 파장이 짧습니다. 흔히 남자보다 여자가 더 높은 소리를 내는 것은 여자의 목소리가 남자보다 진동수가 많기 때문입니다.

소리의 맵시는 파동의 생긴 모양을 의미합니다. 같은 높이와 같은 크기를 가진 소리라도 피아노의 소리와 리코더의 소리는 다릅니다. 이것은 두 악기가 모양도 다르고, 소리의 진동을 일으키는 방법도 달라서 소리의 맵시가 다르기 때문입니다. 이렇듯 소리의 맵시는 사람의 목소리나 악기의 소리를 구별할 수 있도록 해줍니다. 

 

▲소리의 맵시에 따른 파형의 모양(왼쪽: 거친 소리, 오른쪽: 부드러운 소리)

■ 사람이 들을 수 없는 소리, 초음파

‘가청 진동수’는 일반적으로 사람이 들을 수 있는 소리의 범위를 말하고 ‘가청 주파수’라고도 하며 대략 진동수가 20~20,000Hz인 영역입니다. 사람이 아닌 동물도 소리를 감지할 수 있고 각각의 종에 따라 들을 수 있는 소리와 진동수 영역이 다릅니다. 사람에게는 아무 소리도 들리지 않는데 개나 고양이가 반응하는 경우가 있습니다. 개나 고양이는 사람이 들을 수 없는 영역의 소리를 들을 수 있기 때문입니다. 개는 46,000Hz까지, 고양이는 65,000Hz까지 들을 수 있습니다. 이렇게 사람이 들을 수 있는 최소 진동수인 20Hz보다 작은 진동수의 음파를 ‘초저주파음’이라고 하고 최대 진동수인 20,000Hz보다 큰 진동수의 음파를 ‘초음파’라고 합니다. 박쥐는 120,000Hz, 돌고래는 150,000Hz의 초음파를 들을 수 있습니다. 박쥐와 돌고래는 초음파를 보낸 다음 돌아오는 초음파의 특징을 통해서 물체의 위치와 성질도 알아 낼 수 있습니다.

▲사람과 동물의 가청 진동수(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]