Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

lyd

Oprindelig forfatter PELyr Seneste forfatter HaAn

/div/div/pre, function 'web.xml' failed with response:
async operation has not finished

lyd, mekanisk vibration af stofdele i et fast stof, væske eller gas, der udbreder sig som en bølge; i en gas er lyden en trykbølge. I daglig tale omfatter lydbegrebet normalt kun vibrationer overført gennem luft og opfattet af hørelsen.

Lydens fysiske egenskaber

Lyd karakteriseres ved dens hastighed, styrke og frekvensindhold. Lydhastigheden er den hastighed, hvormed lydbølgen udbreder sig; den afhænger af tætheden af det medium, lyden bevæger sig igennem, og af temperaturen. I luft ved 20 °C er lydhastigheden 343 m/s, i vand ca. 1500 m/s og i jern ca. 5000 m/s.

Lydstyrken specificeres normalt som effektivværdien af lydbølgens amplitude angivet som lydtryksniveau i dB relativt til 20 μPa (se lydstyrke). Valget af dB-enheden, dvs. en logaritmisk skala, er hensigtsmæssigt, idet menneskets subjektive opfattelse af en ændring af lydstyrken ikke er bestemt af selve lydstyrkeændringen, men af forholdet mellem lydstyrkeændring og lydstyrken (Weber-Fechners lov). Således er det for mennesker med normal hørelse netop muligt at skelne en ændring på 1 dB, uanset niveau og frekvens. En fordobling af lydtrykket svarer til forøgelse af lydtryksniveauet på 6 dB, mens et ti gange så højt lydtryk svarer til en forøgelse på 20 dB. Lydtryksniveau måles med en lydtryksmåler (se støjmåling).

Annonce

I sin enkleste form — en ren tone — indeholder lyd kun én frekvens, men i praksis forekommer mange frekvenskomponenter. Lydens frekvensindhold kan beskrives ved dens spektrum (dvs. lydtryksniveau per Hz), eller ved lydtryksniveauet målt gennem filtre af konstant relativ båndbredde (fx lydtryksniveau per oktav). Almindeligvis afbildes frekvensaksen logaritmisk.

/div/div/pre, function 'web.xml' failed with response:
async operation has not finished

Lydfelt

Lydbølgens udbredelse karakteriseres ved lydfeltet, dvs. lydens rumlige fordeling, som er bestemt af lydkildens udformning og af de omgivende akustiske forhold. Er lydkilden således lille i forhold til lydens bølgelængde, og er der ingen reflekterende flader, vil lydfeltet være sfærisk, dvs. lydbølgen vil udbredes ens i alle retninger i rummet. I så fald vil lydtryksniveauet aftage med 6 dB per fordobling af afstanden til lydkilden. Sådanne ideelle forhold kan med tilnærmelse opnås i et lyddødt rum. Er lydkilden derimod fordelt langs en linje, fx langs en motorvej, vil lydtryksniveauet kun aftage med 3 dB per fordobling af afstanden. Er lydkilden fordelt over et areal, fx en vibrerende plade, fremkommer et planparallelt lydfelt, hvor lydtryksniveauet inden for små afstande er uafhængigt af afstanden til lydkilden.

Lydrefleksion

Rammer en lydbølge et andet medium, hvori lydhastigheden er en anden, vil en del af bølgen reflekteres. Jo større forskel der er mellem de to mediers lydhastighed, desto større del af lydbølgen vil kastes tilbage. Den reflekterede bølge vil interferere med den oprindelige, og der kan derved opstå lokale områder, hvor den oprindelige lyd forstærkes, og andre, hvor den svækkes eller endog helt udslukkes. I rør fører interferensen til stående bølger (lydresonanser), som er grundlaget for lyddannelsen i de fleste musikinstrumenter og også for den menneskelige stemme. Der opstår her et planparallelt lydfelt, blot bølgelængden er væsentlig længere end rørets diameter. I et lukket rum med hårde vægge vil lydbølger med bølgelængder væsentlig kortere end rummets dimensioner blive tilbagekastet fra mange retninger og tilnærmelsesvis danne et diffust lydfelt, karakteriseret ved at lydtryksniveauet er ens overalt og i alle retninger. Et lydfelt af denne art tilstræbes fx i koncertsale (se også akustik og rumakustik).

Lyddæmpning

Lyd, som fx udbreder sig gennem luft i et frit felt, vil ud over en evt. svækkelse forårsaget af lydfeltets karakter yderligere blive dæmpet pga. gnidning. Denne dæmpning har især betydning over større afstande og er størst ved høje frekvenser. Det er årsagen til, at torden lyder skarpt, når et lyn slår ned i nærheden, men buldrende, når afstanden til lynnedslaget er stor.

Mange lyde er uønskede; det gælder fx støj fra trafik, maskiner og installationer. For at mindske støjgener og evt. høreskader søger man at reducere dannelsen af støj mest muligt. Er dette ikke teknisk eller økonomisk muligt, kan man i stedet indføre dæmpning i lydtransmissionsvejen mellem støjkilde og de mennesker, som er udsat, eksempelvis ved at indkapsle støjende maskiner og processer, ved at etablere støjvolde langs stærkt trafikerede veje eller ved at gennemføre ekstra lydisolering af udsatte boliger. I ekstreme tilfælde kan det være nødvendigt, at særlig udsatte personer må bruge høreværn, fx ved maskiner og installationer, hvor støjen ikke kan dæmpes på anden måde. Se også lydisolering.

Lydopfattelse

Mennesket og de fleste andre hvirveldyr opfatter lyd med ørerne. Det ydre øres forbindelse til mellemøret er øregangen. Tilstedeværelsen af to ører samt selve det ydre øre sikrer evnen til at retningsbestemme lyd, mens øregangen giver en vis forstærkning, 10-18 dB i området 2000-5000 Hz, hvilket forklarer hørelsens store følsomhed i dette frekvensområde. Trommehinden virker som en mikrofon, der opfanger de mekaniske svingninger. Mellemøret indeholder tre knogler — hammer, ambolt og stigbøjle — som overfører trommehindens vibrationer til det indre væskefyldte øre. Her transformeres væskesvingningerne til nerveimpulser af ca. 15.000 hårceller placeret langs den såkaldte basilarmembran. Da forskellige dele af basilarmembranen har resonans ved forskellige frekvenser, udføres i det indre øre en indledende frekvensanalyse. Derpå ledes nerveimpulserne til hjernen, hvor den egentlige lydopfattelse finder sted.

Den menneskelige hørelse opfatter lyd i frekvensområdet 20-20.000 Hz. Den svageste lyd, mennesker kan høre (høretærsklen), ligger ved 0 dB (dvs. et lydtryksniveau på 20 μPa), dog noget højere for såvel lavfrekvente som højfrekvente lyde. Lyde under 20 Hz betegnes som infralyd og opfattes fortrinsvis som en fysisk påvirkning af trommehinden. Infralyd opstår i reglen pga. meteorologiske forhold, men kan også genereres i store industrielle anlæg. Ultralyd, som er lyd over 20.000 Hz, kan derimod normalt ikke opfattes af mennesker, men har stor betydning ved tekniske anvendelser af lyd.

I dagligdagen spiller høretærsklen kun en mindre rolle, idet der oftest forekommer baggrundsstøj. Langt vigtigere er maskeringstærsklen, dvs. evnen til at høre lyde på en baggrund af andre lyde. Generelt kan man ikke høre lyde med et lydtryksniveau, der er lavere end 6 dB under støjlydtryksniveauet per 1/3 oktav. Det er et princip, som har stor teknisk betydning i forbindelse med signal-støj-forholdet i lydgengivelsesudstyr (se Dolbysystemet) og for kravene til kanalkapaciteten ved moderne teletransmissionssystemer.

Høreskader

Høje lydtryksniveauer kan forårsage fysiologiske skader, især på ørets hårceller. Af grunde, som endnu ikke er afklaret, er der store forskelle fra menneske til menneske på graden af høreskade for en given lydstyrke. Høreskade angives som det antal dB, høretærsklen er øget som en konsekvens af skaden. Normalt påvirkes først og fremmest de høje frekvenser (2000-5000 Hz) svarende til det frekvensområde, hvor hørelsen er mest følsom. Risikoen er proportional med produktet af kvadratet af lydtrykket og den samlede varighed af eksponeringen. Da kvadratet af lydtrykket er proportionalt med lydintensiteten (også benævnt lydeffekten) er påvirkningen således proportional med den effekt øret modtager. Produktet udtrykt logaritmisk i dB betegnes støjdosen og kan måles med et kropsbåret støjdosimeter. Hvis lydniveauet øges med 3 dB, skal varigheden af eksponeringen halveres for at fastholde risikoen. I mange lande sætter arbejdsmiljølove øvre grænser for lydniveauer, idet det er uhensigtsmæssigt at fastsætte grænser for støjdosis. I Danmark er grænsen 85 dB(A) (se A-vægtning), hvilket niveau anses for "risikofrit", selvom man er udsat for det otte timer om dagen gennem et 40-års arbejdsliv. En tilsvarende støjdosis opnås ved en eksponering på 100 dB(A) i blot 15 minutter om dagen. Farlige lydmiljøer findes typisk i maskinindustrien og i visse dele af bygningsindustrien, men også professionelle musikere er en risikogruppe. Det er dog efterhånden blevet almindeligt at anvende høreværn. Ved meget høje lydniveauer, over ca. 135 dB(A), kan der opstå permanent høreskade ved blot enkelte korte eksponeringer, fx fra fyrværkeri og skydevåben. Se også døvhed.

Lydgener

Selv ved lydniveauer, som ikke giver anledning til risiko for høreskade, kan lyde være generende. Ud over en generel — og i hovedsagen psykologisk betinget — irritation kan lydgener også skyldes forstyrrelse af evnen til at høre, hvad man ønsker at høre (herunder specielt tale), forringet evne til at udføre vigtige opgaver samt forstyrrelse af søvn. Da lydgener afhænger af mange forhold, og da dagliglivets lydtryksniveauer ofte er stærkt varierende, er det vanskeligt at definere en egnet måleenhed og at fastsætte relevante øvre grænser. I praksis anvendes ofte det såkaldte A-vægtede energiækvivalente lydtryksniveau, som er det konstante lydtryksniveau, som ville medføre den aktuelle lydenergi over den relevante tidsperiode. Danske myndigheder har fastsat vejledende øvre grænser for denne størrelse i forskellige situationer, fx indendørs i boliger forårsaget af støj fra veje, jernbaner eller industri (30 dB), indendørs i produktionslokaler forårsaget af alle lydkilder (80 dB) og indendørs i almindelige kontorlokaler forårsaget af alle lydkilder (70 dB).

Lydoptagelse og lydgengivelse

Inden for både musikverdenen og radiofonien er det nødvendigt at kunne optage og lagre lyde med henblik på senere gengivelse. Teknisk optages lyd ved hjælp af mikrofoner, som omsætter akustiske vibrationer til elektriske spændinger. Den efterfølgende lagring af lydsignaler har gennemgået en omfattende teknologisk udvikling fra voksvalser over trådoptagere, grammofonplader, båndoptagere frem til digital lagring af lyd, fx i form af compact disc (se cd) eller direkte lagring i digital RAM. Gengivelse af den lagrede lyd foregår ved højtalere eller hovedtelefoner; denne del af det samlede lydgengivelsessystem er oftest det svageste led.

Tekniske anvendelser af lyd

Sonar og ultralydsundersøgelser er eksempler på teknisk anvendelse af lyd. Lyd er således et redskab, som anvendes i militær sammenhæng såvel som i lægevidenskaben og industrien.

Detektering

Under 2. Verdenskrig opstod et akut behov for at kunne opspore ubåde; det førte til udviklingen af sonar. I praksis benyttes to forskellige principper. Ved aktiv sonar udsendes en lyd i ultralydområdet, fx fra et fartøj, og refleksionerne registreres og analyseres. Princippet er analogt til radar og benyttes i øvrigt til orientering hos visse dyrearter, bl.a. delfiner og flagermus. Ved passiv sonar foretages blot en registrering og analyse af de lyde, som forekommer i havet. Ved at sammenligne med tidligere registreringer kan man fx afsløre og identificere en ubåd på grundlag af dens "akustiske signatur". I militær sammenhæng har passiv sonar den vigtige fordel, at den detekterende part ikke afsløres. Sonar benyttes også til bestemmelse af havdybden (ekkolod) og i erhvervsfiskeriet til lokalisering af fiskestimer.

Lægevidenskab

I nyere tid har lyd fundet vigtige medicinske anvendelser både inden for diagnostik og behandling. Ultralydundersøgelse gør det således muligt at visualisere de indre organer hos dyr og mennesker, og metoden benyttes bl.a. til undersøgelse af fostre. Der sendes en højfrekvent lyd gennem huden, og refleksionerne (ekkoet) optages, bearbejdes og vises på en fjernsynsskærm. På linje med sonar og radar opstår der refleksioner ved overgangen mellem forskellige organer som følge af forskelle i lydhastighederne. Metoden har vundet stor udbredelse, fordi den anses for ufarlig, den er enkel i klinisk brug, giver øjeblikkelig et billede og kræver ikke indførelse af kontraststoffer. I et betydeligt omfang har den derfor afløst røntgenundersøgelser. Lyd anvendes endvidere til behandling af nyresten, uden at der skal foretages kirurgiske indgreb; ved at fokusere ultralyd af høj intensitet fra forskellige retninger mod stenen bliver den samlede akustiske energi tilstrækkelig til, at nyrestenen kan knuses.

Industri

Ultralyd anvendes industrielt til fejlfinding i materialer, fx revner og dårlige svejsninger i metalkonstruktioner. Desuden benyttes ultralydenergi til sammensvejsning af fx plastemner og elektronikkomponenter.

Dansk udviklingsindsats

I international sammenhæng har Danmark traditionelt haft en vigtig rolle inden for lydopfattelse, bl.a. ved fastsættelse af acceptable støjgrænser og akustiske målemetoder. Det har givet grundlag for en række førende virksomheder baseret på lyd, således Brüel & Kjær (måleinstrumenter), Bang & Olufsen (lyd- og billedgengivelsesudstyr) samt tre danske høreapparatfirmaer (Danavox (fra 2001 GN ReSound), Oticon og Widex).

/pre, function 'web.xml' failed with response:
async operation has not finished

/pre, function 'web.xml' failed with response:
async operation has not finished