elke gewaarwording opgewekt door middel van het gehoororgaan.
Alle G. ontstaat door een trillende beweging (oscillatie, vibratie) van veerkrachtige lichamen, welke beweging op de omringende lucht overgaat en hierin tot in het oor wordt voortgeplant. In zoodanige trillende beweging geraken bedoelde lichamen, wanneer door de werking van een stoot of door wrijving de staat van evenwicht der moleculen verstoord wordt; de moleculen willen alsdan haar stand van rust hernemen, waarin zij eerst geraken na aan weerszijden van dien stand een aantal zeer snel trillende of heen- en weergaande schommelingen, wier slingerwijdte snel afneemt, te hebben gemaakt. De meedeeling van een trillende beweging van deeltje tot deeltje, waarbij elk in de voortplantingsrichting volgend deeltje iets later begint te trillen dan het vorige, heet een golfbeweging. Wanneer een stemvork aangeslagen wordt, dan neemt zij, doordat haar tanden zich beide gelijktijdig binnenwaarts buigen, de in de fig. bij het artikel Stemvork (zie ald.) met puntjes aangegeven gedaante a’ b’ aan,keert daarop in den stand van rust (evenwichtsstand) a b terug, overschrijdt deze, buigt nu haar tanden buitenwaarts (ar b’’), keert weer terug, en zoo vervolgens; elke tand trilt zoodoende tusschen twee uiterste standen (a’ en a”, b’ en b”) heen en weer, volgens precies dezelfde wetten als een slinger. De trillende tanden deelen aan de hen omgevende luchtdeeltjes een gelijke beweging mede; deze brengen ze weer over op de naastvolgende luchtdeeltjes enzoovoort, zoodat een geheele reeks van luchtdeeltjes naar alle zijden van de stemvork in trilling geraakt, zich cirkelvormig rondom het gemeenschappelijk middelpunt uitbreidende. Wanneer het aantal dezer trillingen in de seconde tusschen 16 en 40 000 ligt (grenzen der hoorbaarheid) verneemt het menschelijk oor een geluid. Het geluid is te hooger naarmate het aantal trillingen grooter is. Dit aantal laat zich het best met de sirene bepalen. De trillingen der luchtdeeltjes rondom een zelf in trilling verkeerend lichaam brengen de lucht in een golvende beweging (geluidsgolven), in opeenvolgende verdichtingen en verdunningen, die zich uitbreiden rondom het trillend lichaam gelijk de kringvormige golven in water waarin een steen wordt geworpen. Deze verdichtingen zijn te gering en gaan ook te snel voorbij om invloed te kunnen uitoefenen op het licht dat de lucht doorloopt. Eéne verdichting met daaropvolgende verdunning vormen één golf; de afstand van een verdichting tot de naaste verdichting of van een verdunning tot de naaste verdunning heet golflengte ; de golflengte is derhalve de uitgestrektheid over welke zich de trillende beweging tijdens den duur eener geheele schommeling uitstrekt; iedere geheele schommeling van een vibreerend lichaam verwekt een geheele golf. Trillingen die loodrecht staan op de richting der voortplanting, heeten transversale trillingen, tegenover longitudinale of overlangsche trillingen. Bereiken de geluidsgolven het oor, dan komt ingevolge de groeiende drukking het trommelvlies in mede-trilling; het trommelvlies brengt dan die trilbeweging door middel van de gehoörbeentjes over op het water van den doolhof, inzonderheid op dat van het slakkenhuisje met de daarin vervatte zenuweindorganen (zie Gehoor).
De trillingen der veerkrachtige lichamen kunnen de gewaarwording van het geluid alleen doen ontstaan door tusschenkomst van een weegbare middenstof, die zich tusschen het oor en het geluidgevend lichaam bevindt en met dit laatste medetrilt; deze middenstof is doorgaans de lucht, maar de gassen, de dampen, de vochten en de vaste lichamen planten eveneens het geluid voort. In het luchtledige plant zich het geluid niet voort. Verscheidene oorzaken wijzigen de sterkte, de intensiteit van het geluid, als de afstand van het geluidgevend lichaam, de wijdte of amplitude der trillingen, de dichtheid der lucht op de plaats waar het geluid ontstaat, de richting der luchtstroomen, de nabijheid van andere geluidgevende lichamen. Dat verschijnsel wordt beheerscht door de volgende wetten:
1. De sterkte van ’t geluid is in omgekeerde reden van de vierkanten van den afstand van het geluidgevend lichaam tot het oor; deze wet laat zich ook proefondervindelijk bewijzen. Plaatst men b.v. 4 gelijk gestemde klokken, aangeslagen door hamers die even zwaar zijn en van gelijke hoogten vallen, op 20 meter afstand van het oor, en één dergelijke klok op een afstand van 10 meter, dan neemt men waar, dat deze laatste, alleen aangeslagen, een geluid geeft van dezelfde sterkte als dat der vier eerste gelijktijdig aangeslagen klokken; waaruit blijkt, dat voor een dubbelen afstand de sterkte viermaal minder is;
2. de sterkte van het geluid vermeerdert met de slingerwijdte der trillingen van het geluidgevend lichaam; het verband dat er tusschen de sterkte van het geluid en de slingerwijdte der trillingen bestaat wordt gemakkelijk aangetoond met behulp van trillende snaren ; zijn de snaren tamelijk lang, dan zijn de trillingen waarneembaar voor het oog, en men bemerkt door dat zintuig en het oor, dat bij het afnemen van de wijdte der oscillatiën ook het geluid verzwakt;
3. de sterkte van het geluid hangt af van de dichtheid der lucht op de plaats waar het geluid ontstaat; men plaatse onder de klok van een luchtpomp een slagwerk, dat door een raderwerk in beweging wordt gebracht, en men zal de sterkte van ’t geluid hooren afnemen, naarmate de lucht in de klok dunner wordt; in waterstof, die ongeveer 14 maal lichter dan lucht is, zijn de geluiden veel zwakker, al is ook de drukking dezelfde. In koolzuur daarentegen, waarvan de dichtheid in verhouding tot de lucht 1,529 bedraagt, worden de geluiden sterker; op hooge bergen, waar de lucht zeer ijl is, moet men zeer luid spreken om zich te doen verstaan, en de losbarsting van een schietgeweer brengt er slechts een zwak geluid voort;
4. de sterkte van ’t geluid wordt gewijzigd door de beweging der lucht en de richting der winden; men overtuigt zich, dat bij stil weder het geluid zich altijd beter voortplant dan wanneer het waait, en dat in ’t laatste geval het geluid op gelijken afstand sterker is in de richting van den wind dan in de tegenovergestelde richting;
5. het geluid wordt versterkt door de nabijheid van een geluidgevend lichaam. Eene muzieksnaar, in de open lucht gespannen, geeft slechts een zwak geluid als men haar, ver van alle geluidgevende lichamen verwijderd, laat trillen; maar spant men haar boven ’n geluidgevende kast gelijk bij de viool enz. geschiedt, dan geeft zij een vol en sterk geluid, omdat de kast en de daarin besloten lucht gelijkluidend met de snaar trillen.
De bovengenoemde wet, dat de sterkte van ’t geluid in omgekeerde reden is van het vierkant der afstanden, is niet toepasselijk op de geluiden die door buizen geleid worden, inzonderheid niet als deze cylindervormig en recht zijn. Daar de geluidsgolven zich alsdan niet meer in den vorm van in grootte toenemende concentrische bolvormige lagen overplanten, kan het geluid in dat geval, zonder zeer merkbare verzwakking, tot op een aanzienlijken afstand overgebracht worden. Biot bevond, dat in eene waterleidingsbuis te Parijs, die 900 meter lang was, de stem zoo weinig van hare sterkte verloor, dat men van ’t eene einde der buis tot het andere met de gewone stem een gesprek kon voeren. De verzwakking van ’t geluid wordt evenwml merkbaar in buizen die grootere diameters hebben, of in zulke waarvan de wanden bochten of oneffenheden bezitten. Dit neemt men vooral waar in onderaardsche gangen en lange galerijen. De genoemde eigenschap der buizen, ten aanzien van de geluidsleiding, is het eerst in Engeland in toepassing gebracht. Men heeft daar spreekbuizen (speaking tubes) aangewend, om in de hotels en in groote inrichtingen bevelen over te brengen. Zij bestaan in gomelastieken buizen, die niet wijd zijn en door de muren heen uit het eene vertrek in -’t andere loopen. Wanneer men met eene niet zeer luide stem aan ’t eene einde spreekt, wordt men zeer duidelijk aan ’t andere verstaan. Daar de voortplanting der geluidsgolven bij opvolging plaats heeft moet het geluid eerst na een langer of korter tijdsverloop van de eene plaats op de andere aankomen. Een aantal verschijnselen strekken daarvan ten bewijze. Het geluid van den donder, b. v., wordt eerst gehoord eene poos nadat men het bliksemlicht gezien heeft, ofschoon slag en licht in de wolk tegelijkertijd ontstaan. Er zijn menigvuldige pogingen aangewend om de snelheid van het geluid in de lucht, dat is de ruimte die het in ééne seconde doorloopt, te bepalen. Zoo heeft men bij nacht aan twee standplaatsen, wier onderlinge afstand nauwkeurig gemeten was geworden, op vooraf vastgestelde tijdstippen kanonnen afgevuurd en aan elke standplaats nauwkenrig den tijd waargenomen welke verstreek tusschen het zien van het licht en het hooren van den knal der losbranding. Door den gemeten afstand te deelen door het aantal seconden welke het geluid noodig had om van het eene punt tot het andere te komen, vond men de gemiddelde snelheid van het geluid per seconde. Het bureau des longitudes vond in 1822 volgens deze methode 331,05 meter, Moll en Van Beek (in 1823) 332,26 m.; nieuwere proefnemingen van Regnault gaven 330.7 bij 0°. De snelheid van het geluid neemt af met de temperatuur, bij 10° bedraagt zij 337 m., bij 0° 333 m. (volgens Moll en van Beek 332,26 m.), bij 16° 340 m. Voor eenzelfde temperatuur is zij echter afhankelijk van de dichtheid der lucht en gevolgelijk ook van de drukking. Bij gelijke temperatuur is de voortplantingssnelheid ook dezelfde voor alle geluiden, om het even of zij sterk of zwak, scherp of dof zijn. Evenwel schijnt; dit niet te gelden voor geluiden die een ongelijksoortigen oorsprong hebben, als b. v. de knal van geschut en de klank van een muziekinstrument. In vloeistoffen en vaste lichamen plant het geluid zich aanmerkelijk sneller voort dan in gasvormige lichamen. Colladon en Sturm hebben in 1827 door proeven op het meer van Genève bevonden, dat de snelheid van het geluid in het water, op de temperatuur van 8,1°, 1435 m. bedraagt een snelheid die reeds 4 maal grooter is dan die in de lucht. Bij de vaste lichamen is de snelheid van het geluid nog veel grooter Biot heeft bij zijn proefneming met waterbuizen van gegoten ijzer bevonden, dat het geluid zich in ijzer Ï0l/2 maal sneller voortplant dan in de lucht. De snelheid van het G. in andere vaste lichamen is theoretisch door Chladni, Savart, Masson en Wertheim bepaald. Chladni bevond, door middel van de longitudinale trillingen, dat de snelheid van het geluid in hout 10—16 maal grooter is dan in de lucht. In de metalen loopt die snelheid zeer uiteen en overtreft 4—16 maal die in de lucht. De snelheid van het G. verschilt in de onderscheidene gassen, ook wanneer de temperatuur dezelfde is. Dulong heeft met behulp van de formules der geluidgevende pijpen bevonden, dat de snelheid van het G. bij een temperatuur van 0°, in verschillende gassoorten is als volgt: koolzuur 261 m,, zuurstof 317 m., koolstofoxyde 337 m., waterstof 1269 m.
Zoolang de geluidsgolven niet in haar verspreiding worden verhinderd, planten zij zich voort in den vorm van concentrische bolvormige kringen wier radius geluidsstraal wordt genoemd; ontmoeten zij een beletsel, dan volgen zij de algemeene wet der veerkrachtige lichamen en keeren op haar weg terug, waarbij zij nieuwe concentrische golven vormen. Dit drukt men uit door te zeggen dat het geluid teruggekaatst wordt (zie Echo). Deze terugkaatsing is onderworpen aan de volgende wetten:
1. De invalshoek van den geluidsstraal is gelijk aan den terugkaatsingshoek;
2. De invallende en teruggekaatste geluidsstraal liggen in eenzelfde vlak, dat perpendiculair op het terugkaatsende vlak staat.
Blijven de geluidsgolven steeds in dezelfde middenstof, of treffen zij loodrecht het vlak dat twee verschillende middenstoffen van elkander scheidt, dan gaan zij in een onveranderde richting door, maar in het laatste geval worden zij ook gedeeltelijk aan dat scheidingsvlak teruggekaatst, en wel in eene op dat vlak loodrechte richting. Op de terugkaatsing van het geluid en het klankgeleidend vermogen der cylindervormige buizen berusten de roeper, dienende om de stem op groote afstanden te doen hooren, en de hoorbuis, voor hardhoorenden.
De gezamenlijke wetten van het geluid vat men samen onder den naam acoustiek of phoniek. Reeds Pythagoras (6de eeuw voor Chr.) en diens school ontwikkelden een grondige theorie van de leer der muzikale intervallen en van de trillingen der snaren; Anaxagorus verklaarde de echo voor een reflexie van het geluid, en Plinius was bekend met het feit dat geluid zich in vaste lichamen sneller voorplant dan in de lucht. In de middeleeuwen maakte de geluidsleer weinig vorderingen. In den nieuweren tijd maakten zich in deze vooral Bernouilli, Euler, Rameau, Chladni, Newton, Laplace, Savart, Cagniard, Leebeck, Weber en Helmholtz verdienstelijk.
