DIFUZIJA ZVUKA: OD ČEGA SE SASTOJI, PRIMJERI, APLIKACIJE - FIZIČKA - 2024

Difrakcije zvuka je fenomen koji se javlja kada je zvuk krivulje i bježe oko otvaranja ili prepreka. To je nešto zajedničko svim valovima: kada zvučni val dosegne otvor ili prepreku, točke njegove ravnine postaju izvori i emitiraju druge difraktivne.

Zvuk je upravo val pritiska koji putuje zrakom, a također kroz vodu i čvrste tvari. Za razliku od svjetlosti, koja je također val, zvuk se ne može širiti kroz vakuum. To je zato što svjetlost djeluje potpuno drugačije - to je elektromagnetski val.

Slika 1. Ravni val pada na utor i difraktira. Izvor: pixabay

Ključno u fenomenu difrakcije je veličina prepreke u odnosu na valnu duljinu: difrakcija je intenzivnija kada prepreka ima dimenzije usporedive s valnom duljinom.

Po zvuku je valna duljina redoslijeda metara, dok je svjetlost oko stotine nanometara. Dok zvuk ima ljudsku skalu, svjetlost ima ljestvicu mikroba.

Ta ogromna razlika u skali valne duljine između zvuka i svjetlosti nalazi se iza činjenice da možemo slušati razgovor iza ugla, a da ne možemo promatrati one koji razgovaraju.

A zvuk je sposoban zakriviti se iza ugla, dok se svjetlost nastavlja ravno. Ova pojava zakrivljenosti u širenju zvučnog vala je upravo difrakcija zvuka.

Zvuk

Zvuk se podrazumijeva kao tlačni valovi koji putuju zrakom i koji su uključeni u zvučni raspon.

Raspon zvuka do uha mladog oštećenog čovjeka je između 20 Hz i 20.000 Hz. Taj se raspon povećava s godinama.

Niski tonovi ili frekvencije su između 20 Hz i 256 Hz, srednji tonovi između 256 Hz i 2000 Hz, a visoki tonovi između 2 kHz i 20 kHz.

Brzina zvuka u zraku pri atmosferskom tlaku od 1 atm i 0 ° C je 331 m / s. Odnos brzine v širenja vala s njegovom valnom duljinom λ i njegove frekvencije f je sljedeći:

v = λ⋅f

Iz ovog odnosa imamo da valna duljina ima sljedeće raspone:

- Niski tonovi: 16,5 m do 1,3 m.

- Srednji tonovi: 130 cm do 17 cm.

- Visoki tonovi: 17 cm do 1,7 cm.

Primjeri difrakcije zvuka

Otvorena vrata gledališta

Gledalište ili koncertna dvorana općenito su zatvoreni prostor sa zidovima koji apsorbiraju zvuk, sprečavajući njegovu refleksiju.

Međutim, ako su vrata dvorane otvorena, koncert se može čuti bez problema, čak i kad orkestar ostane izvan vidokruga.

Ako se nalazite ispred vrata možete čuti cijeli raspon zvukova. Međutim, ako je sa strane, čut će se zvukovi basa, dok visoki zvukovi neće.

Bass zvukovi imaju veliku valnu duljinu i mogu zato okružiti vrata i čuti se iza njih. Sve je to zbog fenomena difrakcije.

Iza kutije zvučnika

Zvučnik ili zvučnik emitiraju široki raspon valnih duljina. Kutija zvučnika sama je prepreka koja iza sebe baca zvučnu sjenu.

Ova zvučna sjena jasna je za visoke frekvencije, koje se ne mogu čuti iza zvučnika, dok se bas i dio sredine mogu čuti jer preokreću jedinicu.

Gornji eksperiment najbolje djeluje na otvorenom prostoru, jer se mora uzeti u obzir da se zvuk može odbiti od zidova i drugih predmeta, omogućujući da se svi tonovi čuju čak i iza kutije zvučnika.

Bend glazbenika na ulici

Bend glazbenika koji sviraju na ulici može se čuti s ulične ulice s koje se umjetnici ne mogu vidjeti.

Razlog je, kao što smo već rekli, taj što se smjer zvuka može saviti i preći kut, dok svjetlost putuje ravno.

Međutim, ovaj učinak nije isti za sve valne duljine. Dugi valovi su difraktirani ili udvostručeni više od kratkovalnih.

Zbog toga se u poprečnoj ulici, odakle se glazbenici ne mogu vidjeti, oštri instrumenti poput truba i violine ne mogu dobro čuti, dok se bubnjevi i bas bubnjevi čuju jasnije.

Slika 2. Difrakcija zvuka na ulici. Izvor: self made

Pored toga, dugovalni niski tonovi smanjuju se na manje udaljenosti od visokofrekventnih zvukova kratke valne duljine.

Životinje koje se koriste niskim frekvencijama

Slonovi emitiraju infrazvučne valove vrlo duge frekvencije, vrlo dugačke, da bi komunicirali sa svojim vršnjacima na velikim daljinama. Kitovi to također rade, što im omogućuje i dobru komunikaciju na daljinu.

Primjene difrakcije zvuka

Povećana površina sluha

Da bi zvučnik imao veliko područje slušanja, širina zvučnika mora biti manja od valne duljine zvuka koji emitira.

Postoji specifična izvedba rogova koja koristi difrakciju zvuka: to je disperzijski rog.

Općenito se smatra da što je veća dijafragma roga, to više područja obuhvaća. Međutim, u disperzionom rogu dijafragma je mala i upravo je njegov oblik ono što zvuk pojačava, iskorištavajući fenomen difrakcije zvuka.

Oblik roga je poput pravokutnog usta ili izlaznog roga manji od valnih duljina koje emitira.

Ispravna ugradnja ove vrste zvučnika vrši se kratkom stranom pravokutnih usta vodoravno, a dugom stranom okomito. Na taj se način postiže veća širina vodoravnog pokrivanja i usmjerenosti zvuka paralelnog s tlom.

Reference

1. Fizika / akustika / širenje zvuka. Oporavilo sa: es.wikibooks.org
2. Construpedia. Difrakcija zvuka. Oporavak od: construmatica.com
3. Difrakcija (zvuk). Oporavilo sa: esacademic.com
4. Učionica fizike. Difrakcija zvučnih valova. Oporavilo od: physicsclassroom.com
5. Wikipedia. Difrakcija (zvuk). Oporavak s wikipedia.com