Ljud, fys., är den allmänna benämningen på allt, som uppfattas med hörselorganet. För att ett ljud skall uppstå, erfordras att en kropp, antingen i sin helhet eller delvis, sättes i tillräckligt hastiga och starka svängningar, s. k. vibrationer eller oscillationer, och att emellan kroppen och örat befinner sig ett elastiskt medium, i hvilket dessa vibrationer kunna fortplanta sig från ljudkällan till hörselorganet. Ett ljud kan vara mer eller mindre sammansatt alltefter beskaffenheten af de svängningar, från hvilka det har sitt upphof. Äro svängningarna fullkomligt periodiska, d. v. s. om hvarje fram- och återgående rörelse hos de svängande delarna fullbordas på exakt lika tider, uppstå musikaliska toner (se Ton). Om de särskilda vibrationerna deremot äro oliktidiga, blifver ljudet oredigt och uppfattas såsom ett sus eller buller. När samtidigt flere toner utgå från en ljudkälla, kallas deras resulterande verkan en klang (se d. o.). Örat besitter, åtminstone i en viss grad, förmågan att i en klang särskilja de enkla toner, af hvilka den är sammansatt, synnerligast om uppfattningen på något sätt underhjelpes, bäst genom användande af s. k. resonatorer (se d. o.). Ljudets fortplantning från ljudkällan till örat sker genom periodiska förtätningar och förtunningar, hvilka framskrida i det mellanliggande mediet på samma sätt som vågorna på en vattenyta, hvarför man i analogi med dessa talar om ljudvågor. I vanligaste fall utgöres det mellanliggande mediet af luft, men hvarje annat elastiskt ämne, såväl gasformigt som flytande eller fast, kan fortplanta ljudet. Hastigheten, hvarmed ljudet går fram, är dock ej densamma i olika ämnen. Denna hastighet är nämligen proportionel med qvadratroten af förhållandet emellan ämnets elasticitet och dess täthet. I ämnen, som hafva stor elasticitet, men liten täthet, framgår således ljudet hastigare än i mindre elastiska och tätare ämnen. Men äfven i ett och samma medium varierar fortplantningshastigheten med temperaturen. Vätgasen är, som bekant, mycket tunnare än luften vid samma elasticitet (tryck). Derför fortplantar sig också ljudet fortare genom vätgas än genom atmosferisk luft. Motsatsen eger rum med kolsyran, hvilken vid samma tryck har större täthet än luften. Enligt hvad vi i det följande få se är ljudets fortplantningshastighet i fasta och flytande kroppar mycket större än i gaserna. Detta har sin grund i de förra ämnenas betydande elasticitet, hvilken är mer än tillräcklig för att upphäfva den minskning i fortplantningshastigheten, som skulle blifvit en följd af deras större täthet. -- Newton är den förste, som sökt att på teoretisk väg beräkna ljudets hastighet i luften. Men det värde han erhöll var för litet, emedan han, såsom Laplace visat, försummat att i kalkylen medtaga verkan af de temperaturändringar, som uppstå af luftens vexlande sammandragning och utvidgning, då ljudvågen passerar. Iakttages åter detta, fås såsom resultat af räkningen, att ljudet går fram i luft af 0° temperatur med en hastighet af 333 m. i sekunden, eller i det närmaste samma värde, som i medeltal erhållits förmedelst experimentella bestämningar. I ett homogent ämne, såsom en gas, en vätska och de flesta fasta kroppar, fortplantar sig ljudet med samma hastighet i alla riktningar. Detta är ej fallet i kristalliniska ämnen samt i åtskilliga andra fasta kroppar med olikartad textur i olika riktningar. Så t. ex. går ljudet mycket fortare längs efter fibrerna i en trädstam än i vinkelrät riktning mot dessa. Ljudets fortplantningshastighet bestämmes experimentelt antingen på direkt eller indirekt sätt. Det förra sker, när man direkt observerar den tid ljudet behöfver för att tillryggalägga en känd distans, det senare, när man af iakttagelse af tonhöjder, våglängder eller dylikt sluter sig till ljudets hastighet. På direkt väg finner man ljudets hastighet i luften genom att observera tidsskilnaden emellan blixten och knallen från en kanon, som affyras på ett kändt afstånd. Divideras afståndet till kanonen med den observerade tidsskilnaden, fås ljudets hastighet i luften vid den temperatur, som vid försöket var rådande, hvaraf hastigheten vid hvilken annan temperatur som hälst kan beräknas. Lufttryckets storlek är härvid onödigt att känna, emedan luftens elasticitet och täthet ändra sig i samma proportion. För att resultatet skall blifva oberoende af vindens verkan, afryras vexelvis tvänne kanoner, placerade på hvar sin station, och annoteras på hvar och en af dem tidsskilnaden emellan blixt och knall från den andra stationen. Alltifrån 1738, då en dylik experimentel bestämning af ljudets hastighet i luften första gången utfördes, af en komité af franska vetenskapsmän, hafva många sådana försök blifvit verkställda såväl i Frankrike som i andra land, med det resultat, att ljudets hastighet i luften vid 0° temperatur kan anslås till 331 eller 332 m. i sekunden, med en förökning af 0,60 m. för hvarje grad, som lufttemperaturen är högre än 0°, så att den ifrågavarande hastigheten vid 15° C. uppgår till 340 eller 341 m. i sekunden. Olika toner fortplanta sig i luften med åtminstone i det närmaste lika stor hastighet, hvilket framgår bl. a. deraf att ett af flere instrument eller en orkester speladt musikstycke på afstånd icke förändrar sin karakter. Genom noggranna experiment hafva likväl Regnault och König ådagalagt, att åtminstone i rörledningar fortplantningshastigheten icke är fullkomligt oberoende af vare sig tonhöjden eller tonens styrka, utan att den lägre och starkare tonen går något hastigare än den högre och svagare. Emedan ljudet alltid försvagas under framåtskridandet, följer således häraf, att äfven fortplantningshastigheten minskas, ju mera ljudet framskrider. Detta i vetenskapligt afseende icke ovigtiga förhållande är dock af ingen betydelse i den praktiska musiken. Äfven i vatten har ljudets hastighet blifvit bestämd genom direkta försök, anställda i Genève-sjön af Colladon och Sturm. Likaledes eger man direkta bestämningar af ljudets hastighet i jern, hvilka utförts af Breguet och Wertheim på en telegrafledning. De flesta bestämningar af ljudets hastighet såväl i fasta som i flytande och gasformiga ämnen hafva dock skett förmedelst indirekta metoder, af hvilka några här skola anföras. Om en fast kropp i form af ett rör, en tråd eller en staf fästes i midten och man stryker dess ena fria ände med ett fuktigt tygstycke, så att han försättes i s. k. longitudinella vibrationer, gifver han en ton ifrån sig, hvilken är dess högre, ju kortare stafven är. Afpassar man dennes längd så, att tonen blir densamma som i en öppen orgelpipa, behöfver man blott uppmäta stafvens och pipans längder samt dividera den förra med den senare för att få förhållandet emellan ljudets hastighet i det ämne, hvaraf stafven består, och i den luft, som fyller pipan. Häraf följer att, om man känner ljudets hastighet i en fast kropp (t. ex. jern), man lätt kan få dess hastighet i en annan kropp (t. ex. koppar) genom att jämföra de längder af båda kropparna, som vid longitudinella svängningar angifva en och samma grundton. På analogt sätt får man förhållandet emellan ljudets hastighet i tvänne gaser genom att jämföra längderna af tvänne med hvar sin af dessa gaser fyllda orgelpipor, hvilka ljuda på samma grundton. I stället för att i det först omtalade experimentet afpassa rörets eller stafvens längd så, att dess ton återgifves af orgelpipan, skulle man kunna förändra längden af den svängande luftkolonnen i orgelpipan, till dess den vid anblåsning återgifver rörets (stafvens) grundton. Detta sker af sig sjelf, när man försätter ett glasrör i longitudinella vibrationer, hvarvid luften i detsamma kommer i liktidiga svängningar och återgifver samma ton som röret. Som ljudet emellertid fortplantar sig hastigare i glaset än i luften, blifva ljudvågorna i samma proportion större i glaset än i luften. När tonen angifves, delar sig derför luftkolonnen inuti röret i flere, hvar för sig vibrerande afdelningar. Och om röret innehåller ett fint pulver, grupperar sig detta inuti röret i reguliera figurer omkring de s. k. noderna, eller de ställen, der de särskilda afdelningarna gränsa intill hvarandra. Antalet sådana noder angifver förhållandet emellan fortplantningshastigheten i glasrörets massa och i den deri inneslutna luften. Detta förhållande är ungefär 16, hvarför man alltid i ett glasrör, som ger sin grundton, erhåller detta antal noder. Denna bestämningsmetod har blifvit uppfunnen af Kundt, hvilken äfven förbättrat metoden på det sätt att de longitudinella vibrationerna icke uppväckas i sjelfva det glasrör, hvari den vibrerande luften är innesluten, hvilket af flere skäl är ofördelaktigt, utan i ett annat smalare glasrör, med ena hälften instucken i det förra röret och deri fäst med tvänne korkar, medan den andra hälften utsticker derur. Gnides nu den fria delen af det smalare röret, bilda sig likaledes noder i det vidare röret, hvilkas läge ses af pulvrets gruppering. Känner man det smalare rörets hela längd och uppmäter afståndet emellan två successiva noder, fås förhållandet emellan ljudets fortplantningshastighet i glaset och i luften helt enkelt genom att dividera den förra af dessa längder med den senare. Tager man, i stället för det smalare glasröret, en metallten eller någon annan långsträckt fast kropp, hvari longitudinella vibrationer kunna uppväckas, blir afståndet emellan noderna ett annat. Men genom att dividera tenens längd med afståndet emellan två successiva noder fås jämväl ljudets fortplantningshastighet i det ämne, hvaraf tenen består. Naturligtvis kan man på samma sätt finna ljudets hastighet i olika gaser i förhållande till hvarandra, om man nämligen fyller glasröret med en och en af dem i sänder och uppmäter nodafstånden i de olika gaserna för en ton, framkallad genom gnidning af en och samma ten, emedan hastigheterna förhålla sig såsom dessa nodafstånd, eller ock blott genom att räkna antalet noder i röret, emedan hastigheterna i tvänne gaser äro omvändt proportionella mot antalet noder i ett och samma rör, när gaserna ljuda på en och samma grundton. Ljudets fortplantningshastighet i en kropp kan också bestämmas af hans längddimension i förening med svängningstalet för den grundton kroppen gifver, när han sättes i ljudande vibrationer, hvarvid svängningstalet kan bestämmas med tillhjelp af den "akustiska sirenen" (se d. o.). Om man t. ex. fäster en staf på midten och gnider honom med ett fuktigt tygstycke, tills han gifver ifrån sig sin longitudinella grundton, samt förmedelst sirenen bestämmer svängningstalet för denna ton, erhålles fortplantningshastigheten i det ämne, hvaraf stafven består, genom att multiplicera det funna svängningstalet med stafvens dubbla längd. Med en orgelpipa och en siren kan man bestämma ljudets hastighet i en gas eller vätska. Om nämligen orgelpipan fylles med de ifrågavarande ämnena eller nedsänkes i dem och man anslår dess grundton, blir denna olika för de olika ämnena. Och bestämmer man med sirenen tonens svängningstal, erhåller man ljudets hastighet genom att multiplicera svängningstalet med pipans dubbla längd, om denna är öppen, men med dess fyrdubbla längd, om hon är sluten. Förhållandet emellan fortplantningshastigheten i tvänne gaser eller tvänne vätskor är följaktligen helt enkelt lika med förhållandet emellan svängningstalen för de toner en och samma pipa gifver, då hon är fylld med dem. Fyller man t. ex. en orgelpipa först med syrgas och sedan med vätgas samt låter henne ljuda, fås i senare fallet en ton, som ligger ungefär 2 oktaver högre än tonen i förra fallet, hvaraf man kan sluta till att ljudet framgår i vätgas 4 gånger hastigare än i syrgas. Man har genom en eller annan af nu angifna metoder funnit följande värden på ljudets hastighet i nedanstående gaser vid 0° temperatur:
syrgas 317 m. i sekunden. vätgas 1,269 " " kolsyra 262 " " koloxid 337 " " qväfoxid 262 " " oljbildande gas314" "
I färskt vatten är vid 15° C. ljudets hastighet 1,173 m. i sekunden, vid 60° 1,408 m. I hafsvatten af 1,0264 spec. vigt och 20° är samma hastighet 1,187 m. i sekunden. -- Kundt fann vid användning af sin ofvan beskrifna metod följande värden på ljudets hastighet i fasta ämnen i förhållande till samma hastighet i luft, nämligen för mässing 10,87, stål 15,34, glas 15,25 och koppar 11,96. Genom en annan indirekt metod hade Wertheim förut funnit följande värden på den relativa fortplantningshastigheten (i förhållande till luft) hos metalltrådar:
bly 4,26 tenn 7,48 guld 6,42 silfver 8,06 zink 11,01 koppar 11,17 jern 15,11 stål 14,96
Ljudets styrka (intensitet) beror i första hand på storleken af de i ljudkällan vibrerande delarnas utslag, eller deras s. k. amplitud, och är proportionel med qvadraten på denna. Amplituden kan dock, strängt taget, endast i det fall tjena till mått på ljudstyrkan, när man jämför tvänne toner af samma tonhöjd med hvarandra. Höra vi nämligen tvänne toner af olika höjd antingen samtidigt eller omedelbart efter hvarandra, kunna vi icke med säkerhet afgöra hvilken af dem har den största vibrationsamplituden, emedan vår föreställning om styrkan i en ton äfven betingas af vissa fysiologiska moment i hörselorganet. Mycket höga toner äro t. ex. nära nog outhärdliga för hörselsinnet, ehuru vibrationerna, som framkalla dem, äro ytterst små. Vidare tilltager ljudets styrka med den ljudande kroppens massa, hvilket beror derpå att en kropp af större massa sätter på en gång en större mängd af det omgifvande mediet i rörelse. Härpå grundar sig bruket af resonansbottnar eller resonanslådor på stränginstrument. Ljudets styrka ökas ock med tätheten af det omgifvande mediet i ljudkällans omedelbara granskap, ty ju större denna täthet är, dess större är den mängd af mediets partiklar, som deltager i rörelsens fortplantning. Ljudvibrationer, som uppväckas i det s. k. lufttomma rummet, kunna ej fortplanta sig derigenom. Slagen af en klocka inuti recipienten till en luftpump, ur hvilken luften blifvit utpumpad, höras ej. Emedan luftens täthet är förminskad vid större höjder öfver jordytan, höres också ljudet svagare på höga berg än på samma afstånd nere i dälderna. Om man t. ex. afskjuter lika starkt laddade kanoner på tre skilda orter, hvilka vi vilja kalla A, B och C, och af hvilka A ligger högst och C lägst, men bägge på samma afstånd från B, så höres det från B aflossade skottet med samma intensitet vid de båda andra stationerna, medan skottet från A ljuder svagare i B än skottet från B uti A; och, tvärtom, det i C aflossade skottet framkommer till B med större styrka än B:s skott har, då det träffar C. Det är till och med möjligt att personer å orten A kunna höra kanonskotten i C, medan deras egna skott ej kunna höras af dem, som befinna sig i C. -- Ljudets styrka beror slutligen af afståndet, och i detta afseende gäller för ljudet samma lag som för ljuset, nämligen att intensiteten aftager som qvadraten på afståndet. Denna lag gäller dock endast, när ljudet fritt får utbreda sig åt alla sidor i det omgifvande mediet. I vida mindre grad förminskas ljudets styrka, när detsamma tvingas att framgå endast i en riktning, t. ex. genom en rörledning. I de s. k. akustiska rören, eller språkrören, går ljudet tämligen långt, utan att synnerligen märkbart försvagas. Sådana rör anbringas, som bekant, i större etablissement, såsom hotell, kontorslokaler, magasin, fartyg m. fl., för att möjliggöra muntliga meddelanden emellan dessas särskilda och vidt åtskilda afdelningar.
Ljudet undergår reflexion, när det träffar gränsytan emellan tvänne medier af olika täthet. Häri ligger orsaken till den företeelse, som benämnes eko (se d. o.). Äfven vid gränsen emellan tvänne gasformiga ämnen uppkommer ljudreflexion. Vid ojämn fördelning af vattenånga i någon större mängd i ett luftlager uppstår, såsom Tyndall visat, en mängd reflexioner emellan de otaliga gränsytorna, hvilket har till följd att ljudet försvagas. Detta kan inträffa äfven vid fullkomligt klar himmel. Emedan vattengasens mängd och fördelning i atmosferen oupphörligt vexla, måste äfven det afstånd, till hvilket ett gifvet ljud kan framtränga, variera från det ena tillfället till det andra. Understundom inträffar ock, att de ofvannämnda ojämna blandningarna af luft och vattenånga, hvilka Tyndall benämner "akustiska moln", så försvaga ljudet, att det icke mera höres på ett relativt kortare afstånd från ljudkällan. -- Om ljudets refraktion se d. o. Beträffande tonerna, de olika sätten att framkalla dem samt den s. k. resonansen och dess betydelse hänvisas till Aliqvot-toner, Interferens, Klang, Klangfärg, Resonans och Ton. Se dessutom Akustik, Chladnis klangfigurer, Fotofon, Hörselorgan, Telefon. R. R.