私たちの生活には、人の声、自然の音、車の走行音などさまざまな音が流れています。普段何気なく聞いている音にも仕組みや法則があります。
本記事では音の仕組み、性質について解説していきます。
音波
音は水面の波のように空気の中を進み、この音の波は空気中を伝わる圧力の変化から成り立っています。
音の波は伝わるときにある場所の空気の分子を圧縮します。ここを「密」部あるいは正圧域（+）と呼びます。そして、圧縮された後、分子の膨張が起こり、ここを「疎」部あるいは負圧域（-）と呼びます。
この過程は、そのエネルギーが弱まって聞こえなくなるまで、音波の経路に沿って続きます。空気中を伝わる純粋な信号音（トーン）の音波は、滑らかで規則的な圧力の変化として現れ、波の形がきれいに整った正弦波として描くことができます。
周波数
音波の周波数は圧力が変化する速さ、あるいはサイクルを表します。1サイクルとは「密」から「疎」、そして「密」へと戻る変化にかかる時間の長さです。
1秒間当たりのサイクル数をHz（ヘルツ）と表記し、1,000Hzの信号音は1秒あたり1,000回のサイクルとなります。
周波数は音の高さにも関係し、1秒間あたりのサイクルが多い周波数ほど音が高くなり、サイクルが少ない周波数ほど音が低くなります。
また、同じピッチでも厳密には周波数の違いでわずかに音の高さが変化します。市販されている楽器用チューナーでは「A（ラ）=440Hz」を基準としているものが一般的ですが、演奏するジャンルによって基準とする周波数は異なり、現代のクラシック音楽では「A＝442Hz」を用いることが多いです。
なお、チューナーには設定により、基準となるピッチを変更できる製品があります。1台所有しておくと、さまざまな状況に対応することができます。
波長と音速
音の波長とは、1サイクルの開始点から次のサイクルの開始点までの物理的な距離を指します。音速は周波数、波長と関連します。空気中の音速は約344m/秒と、周波数によらず一定です。
音の波長は、どの周波数でも以下の関係で決まります。
波の公式：音速＝周波数×波長
波長を求める公式：波長＝音速÷周波数
（例）500Hzの音波の場合：波長＝毎秒344m÷500Hz＝0.688m
音の大きさ
音は空気の圧力を変動させ、通常の大気圧が上下に変化し、人間の耳はこの変化に反応します。空気分子が圧縮・膨張して圧力が変化し、この変化する量が人間の耳における見かけ上の音の大きさと関連します。
圧力の変化が大きいほど大きな音となり、理想的な条件下では、人間の耳は0.00002Pa（パスカル：1Pa は大気圧の約1/100,000）の圧力の変化さえも感じとることができます。また、人間が痛みを感じ始める最小値は約20Pa で、これは0.00002Pa の100 万倍にもなります。
こうした範囲の大きさは通常、dB SPL（dB：デシベル、SPL: Sound PressureLevel）で測定し、0.00002Paがこの場合の基準（0dB SPL）となります。なお、0dB SPLが人間の聴き取れる最小可聴値となり、120dB SPLが痛みを感じ始める閾値になります。
また、人間が聴き取れるSPLの変化は、最小でおよそ1dBです。3dBの変化は一般的に目立つレベルで、6dBの変化はとてもよく分かります。10dB SPLが増加すると、音の大きさは2倍に感じられます。
