akùstika (gr. akustikos – girdimasis), fizikos šaka, tirianti nuo šimtųjų herco dalių iki 1011–1013 Hz dažnių diapazono tampriuosius virpesius ir bangas (akustinės bangos), jų žadinimą, sklidimą ir naudojimą, šių bangų tarpusavio sąveiką bei įvairias sąveikas su kitokios prigimties bangomis ar medžiaga. Akustika nagrinėja infragarso, garso, ultragarso ir hipergarso savybes bei reiškinius. Remiasi bendrosios virpesių ir bangų teorijos matematiniais metodais. Geometrinė akustika tiria garso sklidimą remdamasi garso spindulių įvaizdžiu. Sąlygiškai akustika skirstoma į tris pagrindines šakas – fizikinę, taikomąją ir fiziologinę – bei keletą pošakių; pagal terpės, kurioje sklinda akustinės bangos, modelį skiriama statistinė, judančiųjų terpių, kristalų akustika. Fizikinė akustika tiria akustinių bangų žadinimą, sklidimą įvairiose medžiagose, jų atspindį, sugertį, interferenciją, difrakciją, priėmimą. Labai stiprias akustines bangas, galinčias keisti medžiagos savybes, tiria netiesinė akustika (netiesiniai akustiniai reiškiniai), sąveikaujančias su šviesa – akustooptika. Taikomoji akustika skirstoma į elektroakustiką, architektūrinę, statybinę akustiką, geoakustiką, atmosferos akustiką, hidroakustiką, muzikinę akustiką; iš akustinių bangų (ultragarso) ir kietojo kūno sąveikos tyrimų išsirutuliojo nauja funkcinės elektronikos šaka – akustoelektronika. Elektroakustika tiria garso perdavimą, priėmimą, užrašymą elektroakustiniais prietaisais. Architektūrinė akustika nagrinėja garso bangų sklidimą, atspindį, sugertį uždaroje patalpoje, patalpos medžiagų ir konstrukcijų įtaką jos akustinėms savybėms, statybinė akustika kuria architektūros planavimo ir statybinio konstravimo metodus patalpoms, pastatams, gyvenvietėms apsaugoti nuo triukšmo. Geoakustika tiria akustinių bangų (dažniausiai infragarso) sklidimą Žemės plutoje, atmosferos akustika – garso žadinimą ir sklidimą atmosferoje, temperatūros pasiskirstymą, t. p. oro srautų judėjimą, hidroakustika – akustinių bangų sklidimą vandenyje, muzikinė akustika – muzikos garsus ir sąskambius, jų tarpusavio santykius, suvokimo procesą, muzikinio intonavimo savitumus, muzikos instrumentų konstrukciją ir derinimą. Fiziologinės akustikos objektas – žmogaus ir gyvūnų garso sukėlimo bei klausos organai. Biologinė akustika tiria akustinių bangų sklidimą minkštuosiuose audiniuose, ultragarso poveikį gyviesiems organizmams.
Istorija
Akustika atsirado daugiau kaip prieš 3000 metų. Jos pradmenų yra senovės kinų bei indų raštuose, graikų filosofų Pitagoro, Aristotelio veikaluose. Romėnų architektas Vitruvijus nustatė, kaip sklinda garsas, ir sukūrė teatrų projektavimo akustinius principus. Akustika pradėjo plėtotis 17 amžiuje. G. Galilei ir M. Mersenne’as nustatė, kad kūnai, skleidžiantys garsą, virpa. Pirmieji garso greitį ore išmatavo M. Mersenne’as bei P. Gassendi. Garso sklidimą 1687 nagrinėjo I. Newtonas. 1739 L. Euleris nustatė dažnines garso jutimo ribas. Akustikos teoriją 18 a. pradžioje kūrė B. Tayloras, L. Euleris, D. Bernoulli, J. Le R. d’Alembert’as. Eksperimentinės akustikos pradininkas yra E. F. F. Chladni (jo svarbiausias veikalas Akustika, 1802). 19 a. buvo nagrinėjamos įvairios akustikos problemos. 1809 P. S. Laplace’as sudarė garso greičio dujose formulę, S. D. Poissonas nagrinėjo įtvirtintų membranų virpesius (vokiečių matematikas Rudolfas Clebschas išplėtojo ir užbaigė jo darbus), prancūzų mokslininkas J. Fourier sukūrė sudėtingų garso bangų analizės metodą, vokiečių fizikas G. S. Ohmas suformulavo garso suvokimo dėsnį. Darbų apie tonų suvokimą paskelbė H. L. F. von Helmholtzas. J. W. Rayleigh akustikos darbus apibendrino 2 t. kūrinyje Garso teorija (The Theory of Sound 1877–78). Veikalą apie ausį ir girdą Girdos eksperimentai (Experiments in Hearing) 1960 paskelbė fizikas G. von Békésy. Naujas akustikos raidos tarpsnis, nulemtas radiotechnikos ir radiofonijos plėtotės bei elektronikos reikmių, prasidėjo 20 amžiuje. 1918 P. Langevinas panaudojo kvarco kristalų plokšteles ultragarsui sužadinti, sukūrė povandeninės signalizacijos ir žvalgybos aparatūrą; tai paskatino ultragarso taikymą hidrolokacijoje, vėliau įvairiuose technologiniuose procesuose. Atrasta ir ištirta akustoelektrinis reiškinys, akustooptiniai reiškiniai. Remiantis ultragarso fizikos tyrimų rezultatais sukurta įvairių ultragarsinių įtaisų ir įrenginių, naudojamų pramonėje, medicinoje, informacijos gavimo ir dorojimo sistemose. Apie garso stiprinimo, įrašymo ir atgaminimo metodų kūrimo istoriją – garsas.
Akustika Lietuvoje
Lietuvoje akustikos darbus pradėjo organizuoti K. Baršauskas Kauno universitete. 1947 buvo tiriama šviesos difrakcija ultragarsu. Nuo 1953 plėtojami akustiniai elektrolitų tyrimai, nustatyta tiksliausia garso greičio distiliuotame vandenyje reikšmė (V. Ilgūnas). Tuo metu P. Brazdžiūno iniciatyva pradėti akustikos tyrimai Vilniaus universitete. 1960 įkurtos dvi probleminės akustikos laboratorijos: Kauno politechnikos institute – Ultragarso, Vilniaus universitete – Molekulinės akustikos. Sukurta unikalių ultragarsinių interferometrų (E. Jaronis, Algirdas Voleišis), buvo plėtojami akustoelektroninės sąveikos tyrimai, atrastas akustovaržinis reiškinys (E. L. Garška), ištirtas akustoelektrinis reiškinys (A. Jucys, Bronius Povilas Kietis), skersinis akustoelektrinis reiškinys, ultragarso ir feroelektrikų sąveika (V. Samulionis, Vytautas Kunigėlis). Sukurti akustoelektroninių prietaisų konstravimo principai (S. Rupkus, A. Neverauskas), specialūs ultragarsiniai keitikliai (V. Domarkas), sudėtingos ultragarsinės matavimo sistemos (R. J. Kažys), nauji medžiagų tyrimo elektroakustiniai metodai (S. Sajauskas), ultragarsiniai pastovaus ilgio interferometrai (Vidas Sukackas), ultragarsinės medicininės diagnostikos sistemos (A. Lukoševičius). Lietuvoje veikia: Fizikinės akustikos laboratorija (Vilniaus universitetas), kurioje tiriami akustooptiniai reiškiniai (D. Čiplys), ląstelės akustoelektroninės panašybės, akustocheminiai vyksmai, didelio dažnio akustinių bangų panaudojimo medžiagotyroje ir informacijos dorojimo technikoje galimybės; K. Baršausko ultragarso institutas (Kauno technologijos universitetas), kuriame plėtojami nauji ultragarsinių matavimų bei neardomųjų bandymų metodai, atliekami ultragarsinės vizualizacijos, akustinių keitiklių, ultragarso taikymo teoriniai ir praktiniai tyrimai pagal šalies bei tarptautines programas; Biomedicininės inžinerijos institutas (Kauno technologijos universitetas), kuriame plėtojami ultragarso taikymo medicinoje darbai. Vilniaus Gedimino technikos universitete daromi architektūrinės (V. J. Stauskis) ir statybinės akustikos tyrimai, Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijoje tiriamas aplinkos ir pramonės triukšmas (D. Gužas). Lietuvos Muzikos akademijoje nagrinėjamos muzikinės akustikos problemos (R. Ambrazevičius; svarbių darbų padarė V. Bičiūnas). Leidžiamas žurnalas Ultragarsas (nuo 1969; Kauno technologijos universitetas). 1990 įsteigta Lietuvos akustikų sąjunga (pirmininkas Marius Mickaitis), kuri yra Europos akustikų asociacijos narė.
2125
3151