تشدید هلمهولتز

تشدیدگر هلمهولتز یک لوله صوتی دو انتها باز است که هرگاه بسامد طبیعی با بسامد واداشته شده برابر باشد، بر اثر برهم نهی امواج، امواج ایستاده تشکیل می شود و تشدیدگر پاسخی قوی تر می دهد. تشدیدگر هلمهولتز توسط هلمهولتز، دانشمند آلمانی در سال ۱۸۵۰ ساخته شد. در واقع زمانی که شخصی بالای سر یک بطری خالی بدمد، گستره وسیعی از انواع بسامدها را ایجاد می کند که موجب تشدید هوای درون بطری می شود که موسوم به تشدید هلمهولتز است. هدف از ساخت تشدیدگر هلمهولتز، شناسایی فرکانس های مختلف یا زیر و بم های موسیقی و همچنین صداهای پیچیده بود. [ ۱]
هلمهولتز در سال ۱۸۶۲ در کتاب خود، احساسات تُن در مورد دستگاهی صحبت می کند که می تواند فرکانس های خاص را در یک صدای پیچیده تشخیص دهد. تشدیدگر هلمهولتز، همان طور که امروز نیز با این نام شناخته می شود، از یک ظرف سخت و سفت با حجم مشخص تشکیل شده که به شکل کره به همراه یک گردن، با یک سوراخ کوچک برای دمیدن و یک سوراخ بزرگ تر برای انتشار صدا است. هنگامی که نوک باریک تشدیدگر در داخل گوش قرار می گیرد، فرکانس خاصی از صدای پیچیده را می توان تشخیص داد و شنید. هلمهولتز در کتابش توضیح می دهد: هنگامی که ما یک تشدیدگر را وارد گوش مان می کنیم، بیشتر صداهای تولید شده اطراف، به میزان قابل توجهی میرا می شوند. اما اگر صدای مناسب با فرکانس طبیعی تشدیدگر زده شود، یعنی فرکانس طبیعی با واداشته شده برابر باشد، قوی ترین صدا را ایجاد می کند. ممکن است صدای مناسب در سوت باد شنیده شود. معمولاً مجموعه ای از تشدیدگرها با اندازه های مختلف فروخته می شوند تا فیلتر صوتی برای آنالیز صداهای پیچیده استفاده شود. یک نوع قابل تنظیم وجود دارد که تشدید کننده جهانی نامیده می شود و از دو سیلندر تشکیل شده که یکی داخل دیگری است که می تواند به داخل یا خارج بلغزد و حجم حفره تغییر کند. یک مجموعه ۱۴ عددی از این تشدیدگر برای آنالیز فوریه استفاده شده است. ویلیام سترن یک تغییر دهنده تن ساخته که می تواند یک تُن با فرکانس متغیر را هنگامی توسط جریان باد در تغییر دهنده تن کنترل می شود را ساطع کند. [ ۲]
هنگامی که هوا وارد حفره می شود، فشار داخل آن افزایش می یابد. وقتی که نیروی فشاردهنده هوا از بین برود، هوا با فشار بیشتری از آن خارج می شود. به دلیل اینرسی ( ماند ) هوای متحرک، حفره در فشار کمی کمتر از بیرون رها می شود و باعث می شود هوا به داخل کشیده شود. این روند تکرار می شود، و پس از شروع و توقف صدا، بزرگی نوسانات فشار به صورت مجانبی افزایش و کاهش می یابد. گردن تشدیدگر داخل گوش قرار می گیرد و به شنونده اجازه می دهد بلندی آن را تعیین کند. توده تشدید شده هوا از طریق سوراخ دوم به حرکت در می آید، سوراخ بزرگتر که گردن ندارد. شکم پایان، نوعی صدف دریایی هستند که می توانند نوعی تشدیدگر هلمهولتز با ضریب کیفیت پایین باشند. آنها بسیاری از فرکانس ها را تقویت می کنند که در نتیجه صداهای دریا ایجاد می شود. تشدیدگر هلمهولتز صرفاً به نوعی دستگاه محدود نشده بلکه امروزه اصطلاح تشدیدکننده هلمهولتز شامل بطریی هایی که با دمیدن در آنها صدا تولید می شود نیز می شود. که در این مورد طول و قطر بطری نیز به فرکانس تشدید و ضریب کیفیت کمک می کند.