میکروفون ها چگونه صدای ما را به سیگنال های الکتریکی تبدیل میکنند؟

میکروفون ها یکی از مهم ترین اختراعات تاریخ بشر هستند. از گوشی موبایلی که در دست دارید تا استودیو های بزرگ موسیقی و کنسرت ها، میکروفون ها همه جا حضور دارند. اما تا به حال فکر کرده اید که این دستگاه های کوچک چگونه می توانند صدای شما را بشنوند، آن را از طریق سیم ها انتقال دهند و دوباره به گوش دیگران برسانند؟

در این مقاله، به زبان بسیار ساده و مانند یک داستان، به درون میکروفون سفر می کنیم تا ببینیم این دستگاه ها چگونه کار می کنند.

درک فیزیک صدا

برای این که بفهمیم میکروفون چگونه کار می کند، ابتدا باید بدانیم صدا چیست. صدا در واقع چیزی جز لرزش مولکول های هوا نیست. وقتی شما صحبت می کنید، تارهای صوتی شما هوای اطراف را می لرزانند. این لرزش ها به شکل امواج نامرئی در هوا حرکت می کنند تا به گوش ما یا به یک میکروفون برسند.

وظیفه اصلی میکروفون این است که این لرزش های فیزیکی هوا را بگیرد و آن ها را به جریان برق تبدیل کند. به زبان ساده، میکروفون یک مترجم است که زبان فیزیک و حرکت را به زبان الکترونیک ترجمه می کند.

اجزای اصلی یک میکروفون

بیشتر میکروفون ها (به خصوص میکروفون های داینامیک که در کنسرت ها و اجرا های زنده بسیار پر کاربرد هستند) از ۳ بخش اصلی و بسیار ساده تشکیل شده اند:

۱. دیافراگم (پرده گوش میکروفون): دیافراگم یک ورقه بسیار نازک از جنس پلاستیک یا آلومینیوم است. وقتی امواج صدای شما به میکروفون برخورد می کنند، این ورقه نازک دقیقا هماهنگ با صدای شما شروع به لرزیدن می کند. این بخش دقیقا شبیه به پرده گوش انسان عمل می کند.

۲. سیم پیچ: به پشت این ورقه نازک، یک سیم پیچ مسی بسیار ظریف متصل شده است. وقتی دیافراگم با صدای شما می لرزد، این سیم پیچ هم به همراه آن بالا و پایین می رود.

۳. آهنربا: این سیم پیچ مسی در داخل یک آهنربای دائمی قرار گرفته است.

تبدیل حرکت به برق

حالا به بخش هیجان انگیز ماجرا می رسیم. در علم فیزیک یک قانون بسیار معروف وجود دارد که می گوید اگر یک قطعه سیم مسی را در کنار یک آهنربا حرکت دهید، در داخل آن سیم، جریان برق تولید می شود.

وقتی شما در میکروفون صحبت می کنید، امواج صدای شما دیافراگم را می لرزانند. دیافراگم نیز سیم پیچ را تکان می دهد. حرکت کردن سیم پیچ در مجاورت آهنربا، باعث تولید یک جریان الکتریکی بسیار ضعیف می شود.

جالب ترین نکته این است که این جریان برق تولید شده، دقیقا کپی برابر اصل صدای شماست! اگر صدای شما بلند باشد، لرزش شدید تر است و برق بیشتری تولید می شود. اگر صدای شما زیر یا بم باشد، سرعت لرزش تغییر می کند و رفتار جریان برق نیز دقیقا به همان شکل نوسان می کند.

انواع دیگر میکروفون ها

البته همه میکروفون ها دقیقا به این شکل کار نمی کنند. نوع دیگری از میکروفون ها وجود دارند که به آن ها میکروفون های خازنی می گویند. این میکروفون ها که معمولا در استودیو های موسیقی برای ضبط صدای خواننده ها استفاده می شوند، به جای سیم پیچ و آهنربا، از دو صفحه فلزی بسیار نزدیک به هم استفاده می کنند.

وقتی صدا به صفحه اول برخورد می کند و آن را می لرزاند، فاصله بین دو صفحه مدام تغییر می کند. همین تغییر فاصله بسیار کوچک کافی است تا یک جریان الکتریکی ظریف ایجاد شود. این میکروفون ها بسیار حساس تر هستند و می توانند جزئیات بسیار ریز صدا را به راحتی ثبت کنند.

نتیجه گیری

میکروفون ها دستگاه های عجیب و غریبی نیستند، بلکه شاهکار استفاده از قوانین ساده طبیعت هستند. آن ها انرژی حرکتی صدای ما را می گیرند و با استفاده از قطعاتی که با ظرافت در کنار هم قرار گرفته اند، آن را به جریان برق تبدیل می کنند. این جریان برق سپس می تواند در دستگاه های دیجیتال به کد های ۰ و ۱ (صفر و یک) تبدیل شود، در اینترنت سفر کند و در آن سوی دنیا دوباره از طریق بلندگو ها به صدا تبدیل شود!