RESEARCH

NGHIÊN CỨU

Bạn có biết Kelly Marie Trang không? Các âm thanh phát nổ trong cuộc chiến vũ trụ Star Wars. Điều đó?. Bạn có thể nghe thấy những âm thanh trong chân không?

Nếu có những điều nghi vấn「?」chúng ta sẽ tiến hành thử nghiệm. Và các nhà nghiên cứu của Ritsumeikan sẽ giải thích một cách trung thực nhất cho chúng ta.

SF của tàu vũ trụ và robot sẽ có những chuyển bay vào không gian vũ trụ và mở ra các cuộc chiến khốc liệt. Âm thanh thì không thể thiếu trong các cảnh chiến đấu khốc liệt đó. Từ người nói bạn có thể nghe được những âm thanh rất tuyệt vời như là Hugh, Gogogo, Dokam… nhưng Yamada một học sinh lớp 4 của trường Khoa học và Công nghệ bớt chợt nghi ngờ điều này.

  
Điều đó? Vũ trụ là chân không vậy mà có thể nghe được âm thanh sao …….. 

Để giải đáp cho thắc mắc đó, ngay lập tức Yamada đã  quyết định đặt câu hỏi với thầy giáo Nishiura của phòng nghiên cứu.

  

Thầy giáo, Ở trong vũ trụ có thể nghe được âm thanh sao?

 

 

Đúng rồi.
Câu trả lời đơn giản mà, nhưng vì em đã mất công hỏi nên chúng ta hãy cùng thử nghiệm và em hãy tự kiểm tra bằng tai của mình nhé.

Đồ dùng cho thí nghiệm này bao gồm: Thiết bị hút chân không và đồng hồ báo thức. Đồ màu trắng ở bên phải là cái bơm dùng để hút không khí bằng tay. Thiết bị màu xanh ở phía trước là máy đo mức âm thanh để đo âm lượng. 

Trước tiên, chúng ta sẽ làm chuông báo thức kêu. Giữ cho đồng hồ vẫn đang kêu trôi nổi để không chạm vào thiết bị và đặt nó ở trong thiết bị chân không .

 

 

Âm thanh của cái đồng hồ vẫn nghe được nhỉ.

 

Vâng. Nghe được ạ. Nhân tiện, cái thiết bị này là cái gì vậy ạ?

 

 

Nó dường như phản chiếu đồng hồ báo thức  nhưng ....

 

 
Cái đấy thì sau em sẽ hiểu. Hãy loại bỏ không khí bên trong nào.

Yamada kéo cái bơm chân không nhiều lần. Giá trị số của máy đo huyết áp nhanh chóng giảm xuống.

 

 
Cố lên bơm thêm chút nữa nào.
 
Vâng!

Yamada đứng lên và nghiêm túc nói.

  
Khá là khó……

Không khí bên trong thiết bị chân không giảm xuống, kéo theo tiếng kêu của đồng hồ báo thức cũng dần dần trở lên nhỏ lại

 

  
Ừ, đến đây thì được rồi đó.

Tiếng kêu trở lên khá là nhỏ rồi.

 
Theo đó, khoảng 25% không khí bị thiếu. Không phải là chân không hoàn toàn nhưng em có thể thấy hễ không khí giảm thì âm thanh cũng giảm theo.
Vâng, không có không khí thì âm thanh không thể truyền được, Quả nhiên là ở trong chân không của vũ trụ âm thanh không nghe được hoàn toàn.
Đúng vậy. Âm thanh được truyền đến màng nhĩ bằng cách rung động môi trường như là không khí.
Nếu không có môi trường truyền những rung động thì tai chúng ta không thể nghe thấy âm thanh.
Nhưng, có thể pin của đồng hồ hết giữa chừng và âm thanh giảm dần đi.
Cái điều đó thì không có đâu. Tôi có thể nghe nó không thể sai được!.

 

 Misaki Otsuka học sinh lớp 4, khoa thông tin khoa học và công nghệ, khoa thông tin khoa học và kỹ thuật.

 

Otsuka san! Không biết từ lúc nào!
Tôi đã ở đây từ đầu rồi?
Thầy giáo, Ý là gì đây?
Otsuka san, bạn đang nghe âm thanh đã ghi lại các rung động bằng hình ảnh với ánh sáng chiếu vào trong đồng hồ báo thức phải không?
Vâng, Xin hãy chờ một chút. Cái này là âm thanh đã ghi lại rung động của đồng hồ báo thức bằng hình ảnh.

 

Mặc dù không khí để truyền âm thanh giảm nhưng trạng thái rung của đồng hồ báo thức vẫn không thay đổi, vì vậy âm thanh mà ghi lại các rung động bằng hình ảnh thì không thay đổi.
Hóa ra là vậy. Tôi đã hiểu lí do vì sao Otsuka không nghe thấy rồi. Tuy nhiên, cái việc kiểu như là ghi lại các âm thanh bằng hình ảnh thì làm như thế nào để có thể làm một điều như vậy?.
Trước tiên để giải thích cho việc đó, chúng ta cùng xác định thêm một lần nữa cơ chế mà âm thanh có thể nghe được nhé.

Hệ thống các âm thanh có thể nghe được.

Khi tiếng chuông đồng hồ báo thức kêu, đồng hồ báo thức sẽ dao động một cách tinh vi. Khi không lấy không khí ra, dao động của đồng hồ báo thức sẽ truyền trong không khí bên trong thiết bị. sự rung động của không khí bên trong thiết bị sẽ truyền qua không khí bên ngoài thiết bị, cuối cùng đến màng nhĩ của con người và chúng ta có thể dần dần nghe được nó. Tuy nhiên, khi không có không khí bên trong thiết bị, mặc dù đồng hồ báo thức dao động nhưng các rung động đó không truyền đi đâu cả và chúng ta không thể nghe thấy âm thanh đó.
Dù tôi đang cố gắng hết sức dao động vậy mà không truyền được đi đâu cả……Ah! Nếu bằng hình ảnh, chúng ta sẽ biết được trạng thái mà đồng hồ báo thức đang dao động.
Đúng rồi đó.

Việc camera được đặt bên cạnh thiết bị chân không có thể lấy mẫu 2,5 triệu lần/ giây ở tốc độ cao.

Ghi hình lại bằng cách chiếu sáng vào đồng hồ báo thức đang dao động bằng camera này và chuyển đổi cường độ dao động của ánh sáng thành dạng sóng.

 

Khi ghi âm lại các âm thanh bằng micro, chúng ta sẽ cảm thấy sự thay đổi của áp suất không khí và chuyển đổi thành dạng sóng, nhưng có thể chuyển đổi thành dạng sóng tương tự cũng từ việc ghi hình lại trạng thái mà vật và không khí đang dao động.

 Cái này là hình dạng sóng sau khi rút không khí ra. Trước khi rút không khí ra thì phần lớn hình dạng sóng không thay đổi. Âm thanh mà bạn Otsuka đang nghe thấy âm thanh mà hình dạng sóng này cho thấy. Mặc dù không khí giảm nhưng âm thanh được ghi lại bằng hình ảnh không thay đổi.

 

Nói cách khác, Nếu sử dụng camera này, dù vũ trụ không có không khí nhưng vẫn có thể nghe được âm thanh của cuộc chiến tranh không gian mãnh liệt.
Đúng vậy. Đây là câu chuyện nếu chiến tranh không gian xảy ra ….

Công nghệ ghi và tái tạo âm thanh bằng video.

Có thể ghi lại âm thanh bằng camera, Rất là thú vị nhỉ. Bằng công nghệ này chúng ta có thể làm những việc như thế nào nữa đây nhỉ?.
Vì đối với hình ảnh được chụp bằng camera, có thể ghi lại được mà không bị méo mó bởi các âm thanh xung quanh, nên chỉ có thể lượm nhặt những âm thanh mà mình muốn nghe trong tiếng ồn.
Hơn nữa, cũng có thể ghi lại được âm thanh từ những nơi xa xôi và có thể nghe được những âm thanh từ nơi không thể vào được.

<Các ví dụ về việc ứng dụng có thể suy nghĩ>

  • Ghi lại âm thanh bạn muốn ghi lại mà không bị quấy rầy bởi tiếng cánh quạt của phi thuyền. 
  • Nếu gắn nó vào robot cứu hộ, bạn cũng có thể phát hiện được âm thanh mà không thể nghe được dưới đống đổ nát. 
  • Có thể chuẩn bị cho an ninh bằng cách đón nhận những tiếng ồn từ nơi xa mà không đón nhận được bằng micro. 
  • Tìm hiểu xem âm thanh đang diễn ra ở đâu mà người dân không thể vào sau vụ tai nạn hạt nhân. 
  • Người đua F1 có thể nghe rõ tiếng nói đang nói trong cuộc đua.
  • Bạn có thể nghe những gì người bóng chày nói với khán giả.

 

Bạn có thể nghĩ ra được rất nhiều các ứng dụng. Tuy nhiên, mặc dù rất tiện lợi nhưng tại sao cho đến bây giờ vẫn không được ứng dụng?
Vì cho đến bây giờ, không có máy ảnh nào có thể chụp lại được ở tốc độ cao như vậy. Nhân tiện, cuộn phim hình ảnh là 24 khung hình/ giây.
Hóa ra là như vậy, 2,5 triệu khung hình/giây thì thực sự nhanh đến ngạc nhiên nhỉ.
Đúng vậy. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu để nâng cao tính chính xác của công nghệ này và áp dụng nó trong các tình huống khác nhau.

<20180009>

"Nếu bạn thích bài viết này, hãy "like" trên Facebook. Chúng tôi sẽ thông báo tới bạn thông tin các sự kiện và hội thảo."