Kiedy słyszysz „odbicie”, natychmiast myślisz o świetle. Możesz się zastanawiać, czy fale dźwiękowe mogą zostać odbite? A czym jest odbicie dźwięku? Przejrzyj szczegółowo artykuł, aby znaleźć te odpowiedzi.
Dźwięk, podobnie jak światło, jest rodzajem energii. Energia niesiona jest w formie fali. Zarówno fale świetlne, jak i dźwiękowe mają pewne wspólne cechy, takie jak odbicie, załamanie i dyfrakcja.
Kiedy fale dźwiękowe mogą zostać odbite?
Dźwięk, fala mechaniczna, podlega tym samym zasadom odbicia, co światło.
Jest to po prostu określane jako „odbicie dźwięku”, gdy dźwięk odbija się od dowolnej wypolerowanej lub niepolerowanej powierzchni. Innymi słowy, odbicie dźwięku ma miejsce, gdy fala dźwiękowa przechodzi przez jedno medium, a następnie uderza w powierzchnię innego, powracając w przeciwnym kierunku.
Prawa odbicia fal dźwiękowych:
- Kąt odbicia w przypadku odbicia dźwięku będzie taki sam jak kąt padania.
????i =????r
Gdzie, ????i = Kąt padania
????r = Kąt odbicia
- Płaszczyzna, od której odbija się dźwięk, będzie taka sama, jak płaszczyzna, z której powstaje dźwięk padający i normalny.
W rezultacie możemy wywnioskować, że fale świetlne i dźwiękowe podlegają tym samym prawom odbicia.
Różnica polega na tym, że do odbicia dźwięku, w przeciwieństwie do światła, nie jest konieczne posiadanie polerowanej powierzchni. Dźwięk może również odbijać się od każdej szorstkiej powierzchni. W związku z tym wystarczy odbić każdą powierzchnię lub przeszkodę. Ponadto kształt powierzchni, od której odbija się dźwięk, wpływa na odbicie dźwięku.
Pomyślmy o ilustracji:
Załóżmy, że rzucasz piłką w ścianę, która odbija się od ciebie. Teraz, gdy oświetlasz ścianę pochodnią, doświadczasz zjawiska odbicia światła. To samo dzieje się, gdy mówisz blisko ściany — słyszysz to, co właśnie powiedziałeś. Tak, twoje przypuszczenie jest poprawne; to nic innego jak odbicie dźwięku.
Kiedy mówisz, powstają fale dźwiękowe, a kiedy je słyszysz, fale dźwiękowe o słyszalnej częstotliwości odbijają się z powrotem od powierzchni ściany. W rezultacie odbicie dźwięku jest odpowiedzialne za to, że słyszysz swój własny dźwięk.
Rozważmy teraz odbicie fal dźwiękowych z różnych powierzchni.
Odbicie dźwięku na różnych powierzchniach:
Odbicie dźwięku będzie również zależeć od rodzaju powierzchni, na przykład od tego, czy jest rzadsza czy gęstsza. Jeśli dźwięk odbija się od gęstszego materiału, następuje zaledwie 180-stopniowa zmiana fazy. Jednak po odbiciu od rzadszego ośrodka kompresja jest odzwierciedlana jako rozrzedzenie i na odwrót. Przejdźmy do tego bardziej szczegółowo.
Odbicie dźwięku od twardych powierzchni LUB sztywnych granic:
Ze względu na kompresję i rozrzedzenie, które tworzą fale dźwiękowe, ich obszary zmieniają się pomiędzy wysokim i niskim ciśnieniem. Kompresja i rozrzedzenie to terminy używane do jednoczesnego opisania obszaru wysokiego i niskiego ciśnienia. W rezultacie fale dźwiękowe są rodzajem fala ciśnienia , jak również.
Rozważmy falę dźwiękową (falę ciśnienia lub falę podłużną) przemieszczającą się w powietrzu i zderzającą się z twardą powierzchnią, taką jak ściana. Teraz, gdy kompresja fali dźwiękowej uderza o twardą powierzchnię, zasadniczo próbuje ona odepchnąć ścianę przy użyciu siły. Ponieważ jednak ściana jest twardą powierzchnią, wypycha powstałą w powietrzu kompresję w przeciwnym kierunku, stosując równą i przeciwną siłę.
W rezultacie kompresja, która poruszała się we właściwym kierunku, będzie teraz przesuwać się w lewo. W rezultacie przemieszczenie cząstki ośrodka podczas padania i odbicia będzie miało przeciwny kierunek. W rezultacie, jeśli weźmiemy pod uwagę różnicę faz między padającą a odbitą falą dźwiękową, staje się ???? radian, czyli 180°.
Podejście będzie takie samo, jeśli weźmiemy teraz pod uwagę przypadek rozrzedzenia. Rozrzedzenie spowodowane incydentem zostanie odzwierciedlone jako rozrzedzenie.
Ściana służy jako przykład, który już widzieliśmy. Ponieważ powierzchnia ściany jest twarda, dźwięk odbija się od niej, gdy mówisz.
Odbicie fal dźwiękowych od rzadszego ośrodka:
Pomyśl o podłużnej fali dźwiękowej, która przemieszcza się przez gęstszy lub stały ośrodek i uderza w granicę lub granicę rzadszego ośrodka. Kiedy kompresja padającej fali dźwiękowej zderza się z granicą wykonaną z rzadszego materiału, na tę powierzchnię przykładana jest siła. Ponieważ powierzchnia rzadszego ośrodka ma mniejszy opór, a kompresja fali dźwiękowej zawiera wysokie ciśnienie, granica rzadszego ośrodka zostanie cofnięta.
W przeciwieństwie do gęstszych mediów, cząsteczki w rzadszym medium mogą swobodnie migrować. Dlatego rozrzedzenie powstaje na przecięciu dwóch mediów. Dlatego kompresja padająca powraca jako rozrzedzenie po odbiciu od powierzchni rzadszego materiału. W rezultacie nie obserwuje się zmiany fazy, gdy fala dźwiękowa z gęstszego ośrodka odbija się od rzadszego ośrodka.
To samo stanie się, jeśli rozrzedzenie pojawi się na powierzchni rzadszego medium i zostanie odzwierciedlone jako kompresja.
Jako ilustrację wyobraź sobie dźwięk przemieszczający się przez rurę wypełnioną wodą. Teraz wyobraź sobie, że na otwartym końcu rury znajduje się powietrze. A my już wiemy, że woda jest gęstszym medium dla dźwięku niż powietrze. W rezultacie wysokie ciśnienie powoduje szybkie oddalanie się cząsteczek powietrza w otaczającym obszarze, gdy następuje kompresja na granicy woda-powietrze. W rezultacie kompresja zostanie przekształcona w rozrzedzenie przed odbiciem.
Odbicie fal dźwiękowych od zakrzywionej powierzchni:
Jak widzieliśmy, różne powierzchnie w różny sposób odbijają dźwięk. W podobny sposób krzywizna powierzchni wpływa na odbijanie dźwięku. Krzywizna powierzchni ma możliwość zmiany natężenia dźwięku.
Zakrzywione powierzchnie dzielą się na dwa typy:
- Powierzchnie wklęsłe i
- Wypukłe powierzchnie.
Rozważmy to teraz dokładnie.
Odbicie dźwięku od wklęsłej powierzchni:
Kiedy fale dźwiękowe uderzają o wklęsłą powierzchnię, fale odbite zbiegają się, podobnie jak fale świetlne. Ponadto odbite fale również miały pojedynczy punkt skupienia. W rezultacie intensywność odbitej fali dźwiękowej wzrasta, gdy odbija się ona od wklęsłej powierzchni.
Zjawisko to wykorzystywane jest również w świecie przyrody. Z ostatnich badań naukowych poznaliśmy dwa fakty:
- Łoś byka może wykorzystywać swoje poroże jako dysk satelitarny, za pomocą którego może łatwo gromadzić i skupiać dźwięk.
- Zgodnie z głębokimi badaniami i długimi przemyśleniami naukowców, dyski twarzy sów są kuliste i można je łatwo przenosić w celu zbierania, a następnie odbijania dźwięków w kierunku ich uszu.
Chociaż występuje w naturze, często staramy się odbijać dźwięk z dala od wklęsłych powierzchni. Powodem tego jest to, że skupienie się na geometrycznym środku powierzchni spowoduje powstanie głośnego hotspotu w przestrzeni. W rezultacie transmisja dźwięku odbitego na duże odległości będzie niezwykła.
Jeśli konieczny jest kształt wklęsły, prawdopodobnie konieczne będzie zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych. Możesz być w stanie zmniejszyć problemy z hałasem, modyfikując geometrię swojej krzywej z pomocą specjalisty od akustyka. Teatr wykorzystuje to zjawisko.
Jeśli chodzi o utrzymanie intensywności odbitego dźwięku, w salach kinowych przed głośnikami stosuje się zazwyczaj powierzchnie wklęsłe. Jednak, jak już powiedzieliśmy, wytwarzał głośny hotspot, dlatego odbijany jest hałas lub nienormalny dźwięk. Ściany i sufit w teatrze są zbudowane z materiałów dźwiękochłonnych, aby zredukować ten hałas. W rezultacie obie techniki wzmacniają się nawzajem, zmniejszając ilość pozostałego błędu.
Odbicie dźwięku od wypukłej powierzchni:
Kiedy fale dźwiękowe padają na wypukłą powierzchnię, odbity dźwięk rozchodzi się w każdym możliwym kierunku. W miarę rozbieżności dźwięku, oczywiście, natężenie dźwięku maleje.
Rozpraszanie dźwięku z wypukłej powierzchni pomaga rozprowadzić muzyczną mieszankę we wszystkich kierunkach i uniknąć niechcianych odbić.
W rozpraszaniu dźwięku pomagają różne geometrie, w tym:
- Półkula lub półcylindra
- Powierzchnia o różnych kątach, takich jak wzór zęba piły
Inne znaczące zjawiska związane z odbiciem dźwięku:
Odbicie dźwięku powoduje pojawienie się echa i pogłosu. Istnieją jednak pewne różnice między tymi dwoma zjawiskami. Porozmawiajmy o tym.
Wyrzucił:
Termin echo odnosi się do powtarzającego się słyszenia dźwięku odbitego. Echo można usłyszeć, gdy dźwięk odbija się w dużej przestrzeni.
Echo może wywołać każda ogromna przestrzeń, zarówno otwarta, jak i zamknięta. Odległość między źródłem a ciałem odbijającym musi być większa niż 50 stóp, aby skutecznie słyszeć echo. Ze względu na stosunkowo dużą odległość, pomiędzy słyszalnymi dźwiękami będzie występować opóźnienie. Możemy zatem usłyszeć dwa lub więcej wyraźnych dźwięków.
Pomyśl o sobie, jak stoisz w dużym pustym pokoju i głośno mówisz „Cześć”. Następnie, ze względu na odbicie dźwięku na dużym obszarze i przez twardą powierzchnię, wielokrotnie słyszysz słowo hello, takie jak „Hello”,…..Hello”,…..Hello. Dźwięk wejdzie do pokoju i będzie odbijał się od ścian do uszu. Im więcej czasu potrzeba, aby dźwięk dotarł do ucha, tym bardziej staje się niepokojący.
Mogłeś to zrobić podczas wakacji na wzgórzu, wykrzykując swoje imię na wzgórzach. Być może zauważyłeś, że echo pojawia się również podczas przesłuchów w rozmowach telefonicznych.
Pogłos:
Gdy odległość między źródłem dźwięku a powierzchnią odbijającą jest bardzo mała, dźwięk oryginalny miesza się z dźwiękiem odbitym. W wyniku nakładania się różnych dźwięków powstaje dźwięk trwały lub ciągły. Nazywa się to pogłosem.
Być może słyszałeś je, jeśli przemawiałeś w ogromnej kopule, audytorium lub sali. W wyniku różnych odbić dźwięku w tego typu miejscach, odbite dźwięki często mieszają się z oryginalnym dźwiękiem. Często musisz usłyszeć efekt pogłosu, jeśli te odbicia pojawią się w ciągu 50 milisekund lub 0.05 sekundy.
Zastosowania odbicia dźwięku:
Własność odbijanego dźwięku jest wykorzystywana do ułatwiania nam życia. Poniżej przedstawiono zastosowania odbicia dźwięku:
- Stetoskop: Stetoskop używany przez lekarzy działa w oparciu o teorię odbicia dźwięku. Lekarz używa go do słuchania bicia serca pacjentów. Ze względu na różne odbicia dźwięku występujące we wnętrzu stetoskopu, bicie serca pacjenta jest wyraźnie słyszalne przez lekarza.
- Aparat słuchowy: Kolejnym urządzeniem medycznym wykorzystującym zasadę odbicia dźwięku jest aparat słuchowy. Z tego urządzenia korzystają osoby, które mają problemy ze słyszeniem. Dźwięk odbija się w węższym obszarze tego urządzenia, dzięki czemu może być skierowany w stronę uszu z dużą intensywnością.
- Sonar: Tak, teoria odbicia dźwięku dotyczy również sonaru. Urządzenie, które wykorzystuje odbity sygnał do obliczania odległości i prędkości obiektów podwodnych, nazywa się sonarem. Jest stosowany na statkach do identyfikowania wszelkich zagrożeń dla statku, aby uniknąć tragicznych wypadków, takich jak Titanic. Marynarka używa go również do wyszukiwania min i okrętów podwodnych.
- Płyta rezonansowa: Płyty rezonansowe to po prostu zakrzywione powierzchnie, które są ustawione w taki sposób, że źródło dźwięku pozostaje w centrum uwagi. Równomiernie odbijają fale dźwiękowe w całym pomieszczeniu lub audytorium. W rezultacie zastosowanie płyty rezonansowej poprawia jakość dźwięku.
- Megafon: W megafonie zastosowano również wielokrotne odbicia. Ma formę lejkowatą. W rezultacie, gdy dźwięk jest wytwarzany wewnątrz lejka megafonu, fale są wielokrotnie odbijane, zanim przemieszczą się wzdłuż ścieżki prowadzącej do otwarcia lejka. W efekcie amplituda dźwięku wzrasta na jego początku.
Mamy nadzieję, że ten artykuł dostarczył Ci wszystkich informacji, które musisz wiedzieć o odbiciu fal dźwiękowych w użyteczny sposób. Odwiedź naszą stronę internetową, aby przeczytać więcej artykułów związanych z nauką, takich jak ten.
Przeczytaj Więcej Co to jest Strike i Dip?
Przeczytaj także:
- Dlaczego w mechanice kwantowej światło jest uważane zarówno za falę, jak i cząstkę
- Amplituda fali – przykład
- Jak ustalono falową naturę światła
- Przykłady interferencji fal
- Jak znaleźć energię fali w mechanice kwantowej
- Czy widoczne są fale poprzeczne?
- Przykłady ruchu fal
- Długość fali
- Jak znaleźć amplitudę fali
- Niszczycielska interferencja fali na przykładzie
Nazywam się Alpa Rajai. Ukończyłem studia magisterskie ze specjalizacji z fizyki. Jestem bardzo entuzjastycznie nastawiony do pisania o moim podejściu do nauki zaawansowanej. Zapewniam, że moje słowa i metody pomogą czytelnikom zrozumieć ich wątpliwości i rozjaśnić to, czego szukają. Oprócz fizyki jestem wyszkolonym tancerzem Kathak i czasami piszę swoje uczucia w formie poezji. Stale aktualizuję swoją wiedzę z fizyki i wszystko, co rozumiem, upraszczam i przekazuję prosto na temat, tak aby było jasne dla czytelników.