Interferența și difracția undelor

Interferența - adăugarea de această oscilație. Ca urmare a intervenției în anumite puncte în spațiu există o creștere a amplitudinii vibrațiilor, iar în cealaltă - ele scad. Modelul interferență continuă este observată numai atunci când diferența dintre vibrațiile constante pliabile (acestea sunt coerente). Evident, oscilație coerentă poate fi aceeași frecvență. Prin urmare, cel mai adesea studiat interferența vibrațiilor monocromatice.

Difracția - numit fenomenele asociate cu proprietățile de undă în jurul valorii de obstacole, și anume să se abată de la propagarea rectilinie.

Figura din dreapta arată modul în care schimbă direcția undelor sonore, după ce trece prin gaura din perete. Conform principiului zona Huygens 1-5 o sursă secundară de unde sonore sferice. Se poate observa că sursele secundare din regiunile 1 și 5 valuri duc la trecerea în jurul valorii de obstacole.

Standing valuri. Ecuația unui undă staționară.

Dacă mediul este distribuit mai multe valuri, oscilațiile particulelor medie sunt oscilații sumă geometrică, care ar angaja particule în timpul propagării fiecărui val separat. Valuri nakladyvayutsyadrug altele, fără a deranja (fără a denatura reciproc). Acesta este principiul suprapunerii undelor.

Dacă cele două valuri care sosesc în orice punct în spațiu, au o diferență de fază constantă, astfel de unde se numesc coerente. În plus față de valuri coerente voznikaetyavlenie interferențe.

Un caz foarte important de interferență apare atunci când suprapunerea a două ciocnindu val de avion cu aceeași amplitudine. Rezultată proces de oscilație val nazyvaetsyastoyachey. Aproape în picioare valuri apar atunci când reflectate de obstacole.

Noi scrie ecuațiile de două unde plane se propagă în direcții opuse (faza inițială):

.

Punctul de mediu care sunt la nodurile nu efectuează oscilație.

Formarea undelor staționare sunt observate în interferența pasagerilor și undele reflectate. La limita unde unda reflectată apare se obține ventru, în cazul în care suportul pe care reflexia are loc mai puțin dens (figura 5.5, a.), Și un nod - (. Figura 5.5, b) dacă este mai dens.

Dacă luăm în considerare val de călătorie. apoi, în direcția de propagare a energiei transferate mișcării de vibrație. În cazul unui val de picioare este nici un transfer de energie. deoarece undelor incidente și reflectate de aceeași amplitudine transporta aceeași energie în direcții opuse.

undele sonore în gaze și lichide pot fi numai longitudinal, deoarece aceste medii posedă o elasticitate numai în raport cu compresiune (expansiune). În solide, undele sonore pot fi atât în ​​plan longitudinal și transversal, ca solide au elasticitate cu privire la compresiune (expansiune) și forfecare.

sunet de intensitate (sunet sau forță) este o valoare determinată de energia medie în funcție de timp transferat de unda de sunet în unitatea de timp prin unitatea de suprafață, perpendicular pe direcția de propagare a undei:

Unitatea de sunet -vatt SI intensitate pe metru pătrat (W / m2).

Sensibilitatea urechii umane variază pentru diferite frecvențe. Pentru a induce un sentiment de undă de sunet trebuie să aibă o anumită intensitate minimă-Ness, dar dacă această intensitate depășește o anumită limită, sunetul nu poate fi auzit și este doar durere. Astfel, pentru fiecare frecvență există o oscilație mai mică (pragul de auz) și maxim (pragul de durere), o intensitate a sunetului, care poate provoca percepția sunetului. Fig. 223 prezintă dependența pragului de audibilitate și senzații dureroase ale frecvenței sunetului. Regiunea situată între aceste două curbe yavlyaetsyaoblastyu audibilitate.

Când intensitatea sunetului este o valoare care caracterizează procesul de unda obiectiv, caracteristica sunetului subiectivă asociată cu intensitatea este volumul sonor. în funcție de frecvența. Conform legii fiziologice de Weber - Fechner, cu creste intensitatea sunetului, volumul crește logaritmic. Pe această bază, o evaluare obiectivă administrat volum din valoarea măsurată a intensității sale:

caracteristică fiziologică este nivelul volumului sonor. care este exprimat în fundaluri (fundal). pentru volumul sunetului de 1000 Hz (ton pur standard) este 1 fundal dacă nivelul de intensitate este de 1 dB. De exemplu, zgomotul in masina metrou la viteză mare corespunde cu „90 de fundal și șoaptă la o distanță de 1 m -“ 20 de fundal.

Sunetul real este suprapus oscilații armonice cu o gamă largă de frecvențe, adică. E. Sunetul are spectru acustic. care poate fi solid (într-un anumit interval de fluctuații de frecvență sunt prezente) și linia (fluctuațiile prezenți separate unele de altele, la anumite frecvențe).

Sunet de volum harakterizuetsyapomimo încă ridicată a sunetului și tembrom.Vysota - calitatea sunetului este determinată de o persoană în mod subiectiv de ureche și în funcție de frecvența sunetului. Cu frecvență în creștere, pasul crește, adică. E. Sunetul este „mai sus“. Caracter spectrului acustic și distribuția energiei între frecvențele-TION definite determină unicitatea sunetului senzații de sunet nazyvaemoetembrom. Astfel, diferite cântăreți, luând aceeași notă, acustic au diferite tac-spectru, m. E. Ei au un ton de voce diferită.

Sursa de sunet poate fi orice corp vibrator într-un mediu elastic cu o frecvență audio (de exemplu, instrumente cu coarde sursă de sunet este un șir conectat la corpul sculei).

corp oscilatorii determină fluctuații ale mediului înconjurător particulele cu aceeași frecvență. Starea mișcării de vibrație este transmisă succesiv mai îndepărtat de corpul particulelor medii, adică. E. Valul propagates într-un mediu cu o frecvență de oscilație egală cu frecvența sursei și la o anumită viteză, în funcție de densitatea și proprietățile elastice ale mediului. Viteza de propagare a undelor sonore în gazul se calculează cu formula:

unde R - constanta de gaz molar, M - masa molară, g = Cp / CV - raport molar de călduri specifice ale gazului la presiune constantă și volum, T - temperatura termodinamică. Formula (158.1) că viteza sunetului în gazul nu depinde de presiunea p a gazului, dar crește odată cu temperatura. Cu cât masa molară a gazului, cea mai mică viteza sunetului. De exemplu, dacă T = 273 K viteza sunetului în aer (M = 29 x 10 -3 kg / mol) v = 331 m / s, în hidrogen (M = 2 x 10 -3 kg / mol) v = 1260 m / s . Expresia (158.1) corespunde datelor experimentale.

Dacă este necesară propagarea sunetului în atmosferă să ia în considerare un număr de factori tori: viteza și direcția vântului, umiditatea, structura moleculară a mediului gazos, fenomenele de refracție și reflexie a sunetului asupra limitei dintre două medii. În plus, orice mediu real are o viscozitate, astfel încât există o atenuare a sunetului, t. E. Micșorați amplitudinea și, prin urmare, intensitatea undei acustice ca ea propagates. Atenuarea sunetului se datorează în mare măsură prin absorbția acestuia în mediul asociat cu transferul ireversibil de energie a sunetului în alte forme de energie (în principal, termice).

Pentru camera acustica este foarte important sunet reverb - atenuarea treptată a sunetului în spații închise, după oprirea puterii sale. În cazul în care spațiile sunt goale, atunci există o atenuare lentă a sunetului și creează un „spațiu gulkost“. În cazul în care sunetele se estompeze rapid (folosind materiale zvukopogloscha-constituente), au perceput dezactivat. timp de reverberatie - timpul în care intensitatea sunetului din cameră este redusă la un milion de ori, iar nivelul de - 60 dB. Camera are o acustică bună, dacă timpul de reverberație este de 0,5-1,5 secunde.

Înălțimea sunetului
În plus față de volumul sunetului se caracterizează prin înălțime. Terenul este determinată de frecvența sa: cu cât frecvența de oscilație în unda acustică, cu atât mai mare sunet. Fluctuațiile în frecvențe mici corespund unor note mici, vibrații de înaltă frecvență - sunete pițigăiat.

De exemplu, albină deschide aripile la o rată mai mică decât un țânțar: Bumblebee în ea este de 220 de lovituri pe secundă, în timp ce țânțar - 500-600. Prin urmare, zborul cărăbușului însoțit de sunet etsya scăzut (hum), iar zborul unui tantar - mare (chițăit).

Undele sonore de o anumită frecvență este, de asemenea, numit un ton muzical, astfel încât înălțimea sunetului este adesea menționată ca teren.

Soluția de amestec ton de bază cu mai multe alte forme de frecvențe de vibrație de sunet muzical. De exemplu, o vioară și un pian poate include 15-20 de vibrații diferite. Compoziția fiecărui sunet complex, depinde de timbrul sunetului.

Single frecvența vibrațiilor corzilor este dependentă de mărimea și tensiunea. Prin urmare, siruri de tensiune membrii-wai chitara folosind cuiere și ținându-le la gâtul chitara în locuri diferite, vom schimba propria lor frecvență, și, prin urmare înălțimea emisiilor sonore.

În vorbire normală voce masculină găsit în oscilații având o frecvență de 100 până la 7000 de Hz, iar la femelă - 2-900 Hz. Cele mai multe vibratii de inalta frecventa fac parte din acordul-TION a sunetului „c“.

Natura percepției sunetului depinde de structura camerei în care aude vorbire Xia sau muzica. Acest lucru se explică prin faptul că ascultătorul percepe în interior, cu excepția sunetului directă, și chiar și un număr de repetiții consecutive-TION sa alăturat rapid cauzat de reflexia multiplă a sunetului de obiecte în cameră, pereții, tavanul și podeaua.

sunet de intensitate (relativă) - termen învechit care descrie magnitudinea de intensitate a sunetului similară, dar nu identică cu aceasta. Aproximativ aceeași situație ne vedem pentru intensitatea (unitate - Candela) - valoarea unei astfel de putere de radiație (unitate - watt pe steradian).

Intensitatea sunetului se măsoară pe o scală relativă din valoarea de prag care corespunde intensității sunetului 1 pW / m la o frecvență de 1 kHz izvukovom sinusoidal presiune semnal 20 uPA. Comparați această definiție cu definiția unității de intensitate luminoasă „Candela este intensitatea luminoasă emisă într-o sursă monocromatică direcția dată de radiație cu o frecvență de 540 THz și puterea radiației în această direcție 1/683 W / sr.“

În prezent, termenul „intensitatea sunetului“, înlocuit de termenul „nivel de presiune acustică“