Hang és akusztika

Hanghullámok
A hangrezgések hullámként, a hangközvetítő közegen végigfutó zavarként terjednek tova. Ezek a zavarok voltaképpen nyomásingadozások. Amikor a rezgő tárgy felülete éppen felénk mozog, maga előtt összesűríti a levegőt, így a nyomását növeli. Ha a felület távolodik tőlünk, akkor mögötte kitágítja, megritkítja a levegőt, vagyis csökkenti nyomását. A test folyamatos rezgése folytonos nyomásváltozást idéz elő, és ezek hullámsorozatként távoznak el a hangot adó test felszínéről.
A másodpercenkénti rezgések vagy hullámok számát a hang rezgésszámának, másként frekvenciájának nevezik. Egy teljes rezgés (oda-vissza mozgás) a rezgési ciklus, így a frekvenciát az 1 másodpercre eső teljes rezgések (rezgési ciklusok) számával adják meg. A frekvencia egysége a hertz (HZ): 1 teljes rezgés másod-percenként. Az 1000 hertzes rezgésszám 1 kilohertzes (1 kHz).

A hallható hangok
Az emberi fül a 20–20 000 hertz közötti rezgésszámú hangokat hallja. Ez a hallható hang rezgésszám-tartománya, más szóval a hangfrekvenciás tartomány. A kis rezgésszámú rezgések az egész testünket megrázkódtatják, ezeket a hangokat inkább érezzük, mintsem halljuk. A hallható rezgésszámtartomány felső határa személyenként más és más, és az életkor előrehaladtával csökken. A denevérek az ultrahang frekvenciatartományában is hallanak: 1 kilohertztől 100 kilohertzig.
A frekvenciától függ, hogy valamely rezgést milyen magas hangnak hallunk: a kis frekvenciájú rezgések mély hangnak, a nagy frekvenciájúak magas, éles hangnak felelnek meg.
A hang forrásának és a hallgatónak az egymáshoz viszonyított mozgása megváltoztathatja a hang magasságát, még ha az eredeti rezgés frekvenciája változatlan marad is. Ezt a hangmagasság és a hangforrás mozgása közötti összefüggést Doppler-jelenségnek nevezik.

Ultrahangok
Az emberi füllel hallhatónál nagyobb frekvenciájú hangokat ultrahangoknak (hangon túli hangnak) nevezik. Némely állat (pl. denevér) azonban ezeket a hangokat is hallja.

Hullámhossz
Ha egy test szapoorán rezeg, az általa keltett hang hullámai sűrűn következnek egymás után. A hullámok hossza tehát viszonylag kicsi, más szóval a nagy rezgésszám rövid hullámhossznak felel meg, s fordítva: a kis frekvenciájú hang hullámhossza nagy.
A hanghullám hossza függ a hang terjedési sebességétől is. Ez szabja meg ugyanis, hogy a hanghullámok mennyire „nyomódnak össze” a levegőben haladásuk közben. 0 fokos levegőben például a hang 332 métert tesz meg másodpercenként, ha tehát egy tárgy másodpercenként 332 teljes rezgést végez, akkor pontosan 1 méter hosszú hanghullámot kelt. Ha a rezgésszáma megkétszereződik, megfeleződik a hullámhossza, vagyis 664 hullám jut minden 332 méterre. Általánosságban is érvényes, hogy a hullámhossz egyenlő a sebesség és a rezgésszám hányadosával.

Decibelek, decimális skála
A decibel (dB) egységet két elektromos vagy akusztikus teljesítmény arányának kifejezésére, illetve két hang egymáshoz viszonyított erősségének mérésére használják. Ez utóbbi esetben azt vizsgálják, hogyan viszonylik egy hang erőssége valamely rögzített értékhez, más szóval alapszinthez. A mért hangerősséget ehhez az alapszinthez képest adják meg, mint megfelelő decibellel e szint fölött ( ) vagy alatt lévő (–) értéket. A hangerősségek összehasonlításakor rendszerint a még éppen hallható hang erősségét választják  alapszintnek, ez a hallásküszöb. A mért erősséget egyszerűen decibelekben adják meg, de mindig a hallásküszöb feletti szintet értik rajta.
A decimális (tizedes) skála nem lineáris, körülbelül 3 decibelnyi növekedés a hangerősség megkétszereződésének felel meg, nem pedig háromszor egy egységnyi értékkel való növekedésnek. A hallásküszöb feletti 140 dB hangerősség a fájdalomköszöb, ettől a szinttől kezdve a hang már fájdalmat okoz.

Akusztika
A hang tulajdonságait, viselkedését az akusztika tudománya vizsgálja. Az egyik legnyilvánvalóbb tulajdonság az, hogy a hang visszaverődik a kemény felületekről. Ha szemben állunk egy távoli sziklafallal, a visszaverődött hang jól észlelhető, vagyis a hangunknak jól hallható visszhangja lesz, és időben annyival marad le az eredeti hangtól, amennyi idő alatt a hang „megfordul”: elérkezik a sziklafalig, s onnan visszajut a fülünkbe.

Utózengés
Ha a hang a szoba faláról verődik vissza, akkor általában csak igen kis távolságot kell megtennie, olyan gyorsan jut vissza a fülünkbe, hogy nem is halljuk elkülönült visszhangnak. De megtörténhet, hogy ide-oda „pattog” a szobában, főleg akkor, ha a falfelületek mind kemények, mint pl. a fürdőszobában. Ha a visszhangok nem halnak el, akkor összeolvadnak, s megnövelhetik a hangzás idejét. Ezt nevezik utózengésnek vagy utánzengésnek. A vastag szőnyeg sokat elnyelhet a padlóról visszavert hangokból, a mennyezetet is hangelnyelő lapokkal lehet burkolni, a külső ablakok elé pedig vastag függönyöket lehet húzni. Ezek a változtatások számottevően módosíthatják a helyiségben a hang minőségét.