چگونه یک موج صوتی را منعکس کنیم. بازتاب، جذب و انتقال امواج صوتی. تعامل صدا با مانع

مانند هر فرآیند موجی، هنگامی که امواج صوتی بر روی مانعی با اندازه محدود می افتند، علاوه بر تداخل، بازتاب آنها نیز مشاهده می شود (شکل 1.10). در این حالت زوایای تابش و انعکاس با یکدیگر برابرند. در نتیجه، سطوح صاف و محدب صدا را پراکنده می کنند (شکل 1.10 a، b و c)، و سطوح مقعر آن را متمرکز می کنند و آن را در نقطه خاصی متمرکز می کنند (شکل 1.10 d).

شکل 1.10 انعکاس امواج صوتی از سطوح با اشکال مختلف

هنگامی که امواج بر روی مرز دو رسانه می افتند (شکل 1.11)، بخشی از انرژی صوتی منعکس می شود و بخشی به محیط دوم منتقل می شود.

برنج. 1.11 بازتاب و انتقال امواج در مرز دو رسانه

طبق قانون بقای انرژی، مقدار انرژی عبور داده می شود E گذشته. و منعکس شده است ننگ. انرژی برابر با انرژی موج فرودی است پد الکترونیکی، ، یعنی

Epad = Eotr. + اپروش.

(1.59)

بیایید سمت راست و چپ فرمول را به دو قسمت تقسیم کنیم پد E .

1 = (E neg./Epad) +(Eprosh/Epad)

عبارات موجود در رابطه فوق نشان می دهد که چه کسری از انرژی فرودی منعکس شده است و چه کسری منتقل شده است. آنها نشان دهنده ضرایب بازتاب و انتقال هستند. با معرفی نمادهای η و τ به ترتیب برای آنها، به دست می آوریم

شکل 1.12 تغییر در ضرایب بازتاب و انتقال را بسته به نسبت مقاومت صوتی محیط مجاور نشان می دهد. نمودار نشان می دهد که بزرگی ضرایب فقط به مطلق بستگی دارد

مقدار دقیق نسبت مقاومت های صوتی رسانه، اما بستگی به این ندارد که کدام یک از این مقاومت ها بیشتر باشد. این می‌تواند این واقعیت را توضیح دهد که صدای منتشر شده در هر دیوار عظیم، با بازتاب صدایی که در هوا منتشر می‌شود، از سطح مشترک با هوا بازتاب مشابهی دارد.

برنج. 1.12. شانس η و τ بسته به نسبت مقاومت های صوتی محیط مجاور (Z 1 / Z 2)

در برخی موارد، دانستن چگونگی تغییر فشار صوت یا سرعت ارتعاش ذرات هنگام عبور از مرز دو محیط، جالب است. از آنجایی که شدت انرژی صوت با مجذورات فشار صوت و سرعت ارتعاش متناسب است، پس بدیهی است که ضریب بازتاب فشار و سرعت را می توان با استفاده از فرمول پیدا کرد.

فرمول های فوق برای ضرایب انعکاس و انتقال را می توان در محاسبات راهنماهای صوتی یک بعدی در هنگام تغییر مقطع آنها (شکل 1.13) استفاده کرد، در صورتی که سطح مقطع S 1 و S 2 خیلی متفاوت نیست در

شکل 1.13. تغییر بخش های راهنمای صدا

جذب صدا

جذب صدا (میرایی، اتلاف) تبدیل انرژی صوتی به گرما است. این هم توسط هدایت حرارتی و ویسکوزیته (جذب کلاسیک) و هم بازتاب درون مولکولی ایجاد می شود. در دامنه های بسیار بزرگ، که فقط در نزدیکی منابع صوتی بسیار قوی یا در هنگام برخورد مافوق صوت رخ می دهد، فرآیندهای غیرخطی ایجاد می شود که منجر به اعوجاج شکل موج و افزایش جذب می شود.

برای صوت در گازها و مایعات، جذب فقط زمانی اهمیت عملی دارد که صدا در فواصل طولانی (حداقل چند صد طول موج) حرکت کند یا اجسامی با سطح بسیار زیاد در مسیر صوت مواجه شوند.

بیایید فرآیند عبور صدا از یک مانع را در نظر بگیریم (شکل 1.14). انرژی صوتی حادثه پد E . به انرژی منعکس شده از مانع تقسیم می شود E منفی در آن جذب شده است E جذب کنند و انرژی که از موانع عبور کرد

طبق قانون بقای انرژی

شکل 1.14. توزیع انرژی هنگامی که صدا بر روی یک مانع می افتد.

این فرآیند را می توان با نسبت انرژی های منتقل شده، جذب شده و منعکس شده به انرژی وارده بر روی مانع ارزیابی کرد:

τ = E گذشته. / E pad; η = E neg. / E pad; α = E abs. / E pad; (1.67)

همانطور که در بالا ذکر شد، دو نسبت اول را ضرایب انتقال می نامند τ و بازتاب ها η . ضریب سوم کسری از انرژی جذب شده را مشخص می کند و ضریب جذب α نامیده می شود. بدیهی است که از (1.66) آمده است

α + η + τ = 1

(1.68)

جذب صدا در اثر تبدیل انرژی ارتعاشی به گرما در اثر تلفات اصطکاک در مواد ایجاد می شود. تلفات اصطکاک در مواد فیبری متخلخل و شل زیاد است. طرح های ساخته شده از چنین موادی از شدت امواج صوتی منعکس شده از سطح می کاهد. جاذب های صوتی که در داخل خانه قرار دارند نیز اگر در مسیر امواج صوتی قرار گیرند می توانند شدت صدای مستقیم را کاهش دهند.

طنین انداز.

به اصطلاح تشدید کننده می تواند به عنوان یک جاذب موثر امواج صوتی و در برخی موارد تقویت کننده آنها عمل کند. زیر طنین انداز

سیستمی از نوع "انبوه چشمه" ایجاد می شود که در آن نقش جرم نوسانی توسط جرم هوا در یک سوراخ باریک یا در یک شکاف در صفحه و نقش فنر ایفا می شود.

– حجم الاستیک هوا در حفره پشت صفحه. یک نمایش شماتیک از تشدیدگر هلمهولتز در شکل 1.15 نشان داده شده است

برنج. 1.15. تشدید کننده هلمهولتز

بیایید ساده ترین رزوناتور هوا را در نظر بگیریم، یعنی. کشتی با دیواره های سفت و سخت و گردن باریک. هنگامی که یک موج صوتی با فرکانس مشخص روی آن می افتد، "شاخه" هوا در گلوی رگ وارد حرکت نوسانی شدید می شود. سرعت ارتعاش ذرات در گلو چندین برابر سرعت ارتعاش در میدان صوتی آزاد است. ξ . در این زمان، فشار در حجم داخلی تشدید کننده به همان نسبت افزایش می یابد آر . اگر به آن بیاوریم حفره داخلیلوله تشدید کننده، صدای درک شده بلندتر خواهد بود.

در عین حال، با تلفات اصطکاک به اندازه کافی بزرگ، تشدید کننده می تواند نه به عنوان تقویت کننده، بلکه به عنوان یک جذب کننده انرژی صوتی عمل کند. اگر لایه ای از مواد جاذب صدا به گلوی تشدید کننده وارد شود، جذب به طور محسوسی افزایش می یابد.

فرکانس دایره ای طبیعی ω o با جرم متر روی فنر با سفتی س را می توان با استفاده از فرمول شناخته شده پیدا کرد

اصلاحاتی که بزرگی آن به شکل گردن و سطح مقطع آن بستگی دارد. بنابراین، فرکانس طبیعی تشدید کننده به عنوان تعیین می شود

fo =	بنابراین			اس	(1.72)
2π			V ( ل+من+l α)

در چنین سیستم‌های رزونانسی، در حضور یک منبع صوتی خارجی، هوای محصور در حفره به صورت هماهنگ با دامنه‌ای که به نسبت بین دوره‌های نوسانات طبیعی و اجباری بستگی دارد، با آن ارتعاش می‌کند. هنگامی که منبع خاموش می شود، تشدید کننده ارتعاشات انباشته شده در داخل آن را پس می دهد و تبدیل می شود مدت کوتاهیمنبع ثانویه

بسته به ویژگی های آن، تشدید کننده می تواند ارتعاشات صوتی را در یک فرکانس خاص تقویت یا جذب کند.

جذب صدا تشدید کننده با استفاده از مشخصه شرطی توصیف می شود بخش جذب صدا A . این به عنوان سطح مقطع معمولی عمود بر جهت انتشار موج فرودی درک می شود که از طریق آن یک موج آزاد (در صورت عدم وجود تشدید کننده) قدرتی برابر با جذب شده توسط تشدید کننده را منتقل می کند.

فرض کنید ابعاد تشدید کننده در مقایسه با طول موج فرودی کوچک است. سپس، برای اولین تقریب، اتلاف انرژی صوتی در بدنه تشدید کننده را می توان نادیده گرفت. اگر فرض کنیم که سوراخ تشدید کننده از نظر صوتی به طور صلب بسته شده باشد، فشار صدا در گردن p h = p l و سرعت ارتعاش υ = p h / Z h (اگر رزوناتور روی صفحه باشد، ضریب به فرمول های داده شده اضافه می شود 2 ).

امپدانس گردن تشدید کننده از تلفات داخلی تشکیل شده است R i مقاومت در برابر تشعشع فعال آر آر و راکتانس جرم و الاستیسیته.

2. آکوستیکا صنعتی

هر یک از شما با پدیده صوتی مانند اکو آشنا هستید. پژواک در نتیجه انعکاس صدا از موانع مختلف - دیوارهای یک اتاق خالی بزرگ، یک جنگل، طاق های طاق بلند در یک ساختمان - تشکیل می شود.

پژواک تنها زمانی شنیده می شود که صدای منعکس شده جدا از صدای گفتاری درک شود. برای این کار لازم است فاصله زمانی بین برخورد این دو صدا به پرده گوش حداقل 06/0 ثانیه باشد.

بیایید تعیین کنیم که اگر در فاصله 3 متری از این دیوار بایستید، چه مدت پس از بر زبان آوردن یک تعجب کوتاه، صدای منعکس شده از دیوار به گوش شما می رسد.

صدا باید مسافتی را تا دیوار و عقب طی کند، یعنی 6 متر، با سرعت 340 متر بر ثانیه منتشر شود. این به زمان t = s/v نیاز دارد، یعنی. t = 6 متر / 340 متر بر ثانیه = 0.02 ثانیه.

فاصله بین دو صدایی که درک می کنید - گفتاری و بازتابی - به طور قابل توجهی کمتر از آن چیزی است که برای شنیدن اکو لازم است. علاوه بر این، اکو در اتاق توسط مبلمان، پرده ها و سایر اشیاء موجود در آن که تا حدی صدای منعکس شده را جذب می کنند، جلوگیری می کند. بنابراین، در چنین اتاقی، گفتار مردم و سایر صداها با پژواک مخدوش نمی شوند و واضح و قابل فهم به نظر می رسند.

اتاق های بزرگ و نیمه خالی با دیوارها، کف و سقف صاف، امواج صوتی را به خوبی منعکس می کنند. در چنین اتاقی، به دلیل برخورد امواج صوتی قبلی به امواج بعدی، صداها روی هم قرار می گیرند و زمزمه ایجاد می شود. برای بهبود ویژگی های صوتی سالن ها و سالن های بزرگ، دیوارهای آنها اغلب با مواد جاذب صدا پوشانده می شود.

عملکرد یک بوق، یک لوله در حال انبساط معمولاً با مقطع گرد یا مستطیل شکل، بر اساس خاصیت بازتاب صدا از سطوح صاف است. هنگام استفاده از بوق، امواج صوتی در همه جهات پراکنده نمی شوند، بلکه یک پرتو با جهت باریک تشکیل می دهند، به همین دلیل قدرت صدا افزایش می یابد و در فاصله بیشتری پخش می شود.

چند پژواک معروف: در قلعه وودستاک در انگلستان، پژواک به وضوح 17 هجا را تکرار می کند. ویرانه‌های قلعه درنبورگ در نزدیکی هالبرشتات پژواک 27 هجایی ایجاد کرد که با این حال، پس از منفجر شدن یکی از دیوارها خاموش شد. صخره‌ها که به صورت دایره‌ای در نزدیکی آدرسباخ در چکسلواکی گسترده شده‌اند، در یک مکان معین، سه بار 7 هجا تکرار می‌شوند. اما در چند قدمی این نقطه حتی صدای شلیک هیچ پژواک نمی دهد. یک پژواک بسیار چندگانه در یک قلعه (اکنون از بین رفته) در نزدیکی میلان مشاهده شد: شلیک شلیک شده از یک پنجره بیرونی 40-50 بار و یک کلمه بلند - 30 بار... در یک مورد خاص، پژواک تمرکز است. صدا با انعکاس آن از سطوح منحنی مقعر. بنابراین، اگر منبع صوتی در یکی از دو کانون طاق بیضی شکل قرار گیرد، امواج صوتی در کانون دیگر آن جمع می‌شوند. این توضیح می دهد، برای مثال، معروف " گوش دیونوسوس"در سیراکوز - یک غار یا فرورفتگی در دیوار، که از آن هر کلمه ای که توسط افراد زندانی در آن گفته می شد در جایی دور از آن شنیده می شد. یک کلیسا در سیسیل دارای ویژگی صوتی مشابهی بود، جایی که در یک مکان خاص می شد شنید. کلمات زمزمه شده در اعتراف. همچنین در این رابطه معبد مورمون در دریاچه نمک در آمریکا و غارهای پارک صومعه اولیوا در نزدیکی Danzig شناخته شده است. در المپیا (یونان) در معبد زئوس، "Porticus of the Echo" باقی مانده است. تا به امروز در آن صدا 5...7 بار تکرار می شود در سیبری در رودخانه لنا در شمال کیرنسک مکان شگفت انگیزی وجود دارد توپوگرافی سواحل سنگی به گونه ای است که پژواک صدای سوت کشتی های موتوری که در امتداد رودخانه حرکت می کنند را می توان تا 10 و حتی 20 بار (در شرایط آب و هوایی مساعد) تکرار کرد. چنین پژواک گاهی به عنوان صدایی به تدریج محو می شود و گاهی به عنوان صدایی که از جهات مختلف بال می زند. پژواک های متعدد نیز می توانند این دریاچه 80 کیلومتر طول و تنها چند کیلومتر عرض دارد. سواحل آن مرتفع و شیب دار و پوشیده از جنگل است. شلیک یک تفنگ یا یک جیغ بلند تند در اینجا حداکثر 10 سیگنال اکو تولید می کند که به مدت 10...15 ثانیه به صدا در می آید. کنجکاو است که اغلب به نظر می رسد که پاسخ های صوتی به نظر ناظر از جایی بالا آمده است، گویی پژواک توسط تپه های ساحلی گرفته شده است.

بسته به زمین، مکان و جهت ناظر، شرایط آب و هوایی، زمان سال و روز، پژواک حجم، صدا و مدت زمان خود را تغییر می دهد. تعداد تکرارهای آن تغییر می کند. علاوه بر این، فرکانس پاسخ صوتی ممکن است تغییر کند. ممکن است در مقایسه با فرکانس سیگنال صوتی اصلی بالاتر یا برعکس کمتر باشد.

پیدا کردن مکانی که پژواک حتی یکبار به وضوح قابل شنیدن باشد چندان آسان نیست. اما در روسیه یافتن چنین مکان هایی نسبتاً آسان است. دشت‌های زیادی وجود دارد که توسط جنگل‌ها احاطه شده‌اند، پاک‌سازی‌های زیادی در جنگل‌ها وجود دارد. ارزش فریاد زدن با صدای بلند را در چنان فضایی دارد که پژواک کم و بیش مشخصی از دیوار جنگل شنیده شود.

فشار صوت p به سرعت v ذرات نوسانی محیط بستگی دارد. محاسبات نشان می دهد که

که در آن p چگالی محیط است، c سرعت موج صوتی در محیط است. محصول rc را امپدانس آکوستیک خاص می نامند و برای یک موج مسطح به آن امپدانس موج نیز می گویند.

امپدانس مشخصه مهمترین مشخصه یک محیط است که شرایط بازتاب و شکست امواج در مرز آن را تعیین می کند.

بیایید تصور کنیم که یک موج صوتی به رابط بین دو رسانه برخورد کند. بخشی از موج منعکس می شود و بخشی منکسر می شود. قوانین بازتاب و شکست موج صوتی مشابه قوانین بازتاب و شکست نور است. موج شکسته می تواند در محیط دوم جذب شود یا از آن خارج شود.

فرض کنید یک موج مسطح به طور معمول به سطح مشترک برخورد می کند؛ شدت آن در محیط اول I 1 است؛ شدت موج شکسته (انتقالی) در محیط دوم 1 2 است. بیا تماس بگیریم

ضریب نفوذ امواج صوتی

ریلی نشان داد که ضریب نفوذ صدا با فرمول تعیین می شود

اگر مقاومت موجی محیط دوم در مقایسه با مقاومت موجی محیط اول (c 2 p 2 >> c 1 ρ 1 ) بسیار بزرگ باشد، به جای (6.7) داریم

از آنجایی که c 1 ρ 1 / c 2 p 2 >>1. اجازه دهید امپدانس موج برخی از مواد را در دمای 20 درجه سانتیگراد ارائه کنیم (جدول 14).

جدول 14

برای محاسبه ضریب نفوذ موج صوتی از هوا به بتن و آب از (6.8) استفاده می کنیم:

این داده ها قابل توجه هستند: معلوم می شود که تنها بخش بسیار کوچکی از انرژی موج صوتی از هوا به بتن و به آب منتقل می شود.

در هر فضای بسته، صدای منعکس شده از دیوارها، سقف ها، مبلمان بر روی دیوارها، کف و غیره دیگر بازتاب و جذب می شود و به تدریج محو می شود. بنابراین، حتی پس از توقف منبع صدا، همچنان امواج صوتی در اتاق وجود دارد که زمزمه ایجاد می کند. این امر به ویژه در سالن های بزرگ و بزرگ قابل توجه است. فرآیند تضعیف تدریجی صدا در فضاهای بسته پس از خاموش شدن منبع، طنین نامیده می شود.

طنین از یک طرف مفید است، زیرا درک صدا توسط انرژی موج بازتابی تقویت می شود، اما از طرف دیگر، طنین بیش از حد طولانی می تواند درک گفتار و موسیقی را به میزان قابل توجهی بدتر کند، زیرا هر بخش جدید از متن با متن های قبلی همپوشانی دارد. در این رابطه معمولاً مقداری زمان طنین بهینه را نشان می‌دهند که در ساخت سالن‌ها، سالن‌های تئاتر و کنسرت و غیره مورد توجه قرار می‌گیرد. و از تئاتر پر شده بولشوی - 1. 55 pp. برای این اتاق ها (خالی)، زمان طنین به ترتیب 4.55 و 2.06 ثانیه است.

فیزیک شنوایی

بیایید با استفاده از مثال گوش خارجی، میانی و داخلی، چند سؤال از فیزیک شنوایی را بررسی کنیم. گوش خارجی از گوش 1 و مجرای شنوایی خارجی 2 تشکیل شده است (شکل 6.8) گوش در انسان نقش مهمی در شنوایی ندارد. وقتی منبع صدا در جهت قدامی-خلفی قرار دارد، به تعیین محلی سازی آن کمک می کند. بیایید این را توضیح دهیم. صدای منبع وارد گوش می شود. بسته به موقعیت منبع در صفحه عمودی

(شکل 6.9) امواج صوتی به دلیل شکل خاص آن به طور متفاوتی در پینا پراکنده می شوند. این همچنین منجر به تغییر در ترکیب طیفی موج صوتی ورودی به کانال گوش می شود (مسائل پراش با جزئیات بیشتر در فصل 19 مورد بحث قرار می گیرد). در نتیجه تجربه، شخص یاد گرفته است که تغییرات در طیف موج صوتی را با جهت به سمت منبع صدا مرتبط کند (جهت های A، B و B در شکل 6.9).

انسان ها و حیوانات با داشتن دو گیرنده صدا (گوش)، می توانند جهت را به منبع صدا و در صفحه افقی تعیین کنند (اثر دو گوش، شکل 6.10). این با این واقعیت توضیح داده می شود که صدا فواصل مختلفی را از منبع تا گوش های مختلف طی می کند و برای امواجی که به گوش راست و چپ وارد می شوند اختلاف فاز ایجاد می شود. ارتباط بین تفاوت در این فواصل (5) و اختلاف فاز (∆φ) در هنگام توضیح تداخل نور در § 19.1 مشتق شده است. (19.9)]. اگر منبع صدا مستقیماً جلوی صورت شخص قرار گیرد، δ = 0 و ∆φ = 0؛ اگر منبع صدا در سمت مقابل یکی از گوش ها قرار گیرد، با تاخیر وارد گوش دیگر می شود. اجازه دهید تقریباً فرض کنیم که در این مورد 5 فاصله بین گوش ها است. با استفاده از فرمول (19.9)، اختلاف فاز را می توان برای v = 1 kHz و δ = 0.15 متر محاسبه کرد. تقریباً برابر با 180 درجه است.

جهت های مختلف به سمت منبع صدا در صفحه افقی با اختلاف فاز بین 0 تا 180 درجه (برای داده های بالا) مطابقت دارد. اعتقاد بر این است که یک فرد با شنوایی طبیعی می تواند جهت منبع صوتی را با دقت 3 درجه تعیین کند، این مربوط به اختلاف فاز 6 درجه است. بنابراین، می توان فرض کرد که یک فرد قادر است تغییرات اختلاف فاز امواج صوتی وارد شده به گوش او را با دقت 6 درجه تشخیص دهد.

علاوه بر تفاوت فاز، اثر دو گوش با تفاوت در شدت صدا در گوش های مختلف و همچنین "سایه آکوستیک" از سر برای یک گوش تسهیل می شود. در شکل 6.10 به صورت شماتیک نشان می دهد که صدای منبع به سمت چپ وارد می شود

گوش در نتیجه پراش (فصل 19).

موج صوتی از مجرای گوش عبور می کند و تا حدی از پرده گوش 3 منعکس می شود (شکل 6.8 را ببینید). در نتیجه تداخل امواج فرودی و منعکس شده، تشدید آکوستیک می تواند رخ دهد. در این حالت طول موج چهار برابر طول مجرای شنوایی خارجی است. طول مجرای گوش در انسان تقریباً 2.3 سانتی متر است. بنابراین، رزونانس صوتی در یک فرکانس رخ می دهد

ضروری ترین قسمت گوش میانی پرده گوش 3 و استخوانچه های شنوایی است: مالئوس 4، اینکوس 5 و رکابی 6 با ماهیچه ها، تاندون ها و رباط های مربوطه. استخوان ها ارتعاشات مکانیکی را از محیط هواگوش خارجی به محیط مایع گوش داخلی. محیط مایع گوش داخلی دارای امپدانس مشخصه ای تقریبا برابر با امپدانس مشخصه آب است. همانطور که نشان داده شد (نگاه کنید به § 6.4)، در طول انتقال مستقیم یک موج صوتی از هوا به آب، تنها 0.123٪ از شدت برخورد منتقل می شود. این خیلی کم است. بنابراین، هدف اصلی گوش میانی کمک به انتقال شدت صدای بیشتر به گوش داخلی است. با استفاده از زبان فنی می توان گفت که گوش میانی با مقاومت موجی هوا و مایع گوش داخلی مطابقت دارد.

سیستم استخوانچه ها (نگاه کنید به شکل 6.8) در یک انتها توسط یک چکش به پرده گوش (منطقه S 1 = 64 میلی متر 2) و از سوی دیگر - توسط یک رکاب - به پنجره بیضی شکل 7 گوش داخلی (ناحیه) متصل می شود. S 2 = 3 میلی متر 2).

در این حالت، نیروی F 2 بر روی پنجره بیضی شکل گوش داخلی وارد می شود و فشار صوتی p 2 را در یک محیط مایع ایجاد می کند. ارتباط بین آنها:
با تقسیم (6.9) بر (6.10) و مقایسه این رابطه با (6.11) به دست می آید.

جایی که

یا در واحدهای لگاریتمی (به بند 1.1 مراجعه کنید)

در این سطح، گوش میانی انتقال فشار صوتی بیرونی به گوش داخلی را افزایش می دهد.

یکی دیگر از عملکردهای گوش میانی تضعیف انتقال ارتعاشات در مورد صداهای با شدت بالا است. این با شل شدن رفلکس عضلات استخوان های گوش میانی انجام می شود.

گوش میانی از طریق شیپور شنوایی (استاش) به جو متصل می شود.

گوش های بیرونی و میانی متعلق به سیستم رسانای صدا هستند. سیستم دریافت صدا گوش داخلی است.

قسمت اصلی گوش داخلی حلزون گوش است که ارتعاشات مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. علاوه بر حلزون گوش، گوش داخلی شامل دستگاه دهلیزی است (به بند 4.3 مراجعه کنید)، که هیچ ارتباطی با عملکرد شنوایی ندارد.

حلزون گوش انسان ساختاری استخوانی به طول حدود 35 میلی متر است و شکل مارپیچی مخروطی شکل با 2 3/4 حلقه دارد. قطر در پایه حدود 9 میلی متر، ارتفاع تقریباً 5 میلی متر است.

در شکل 6.8 حلزون حلزون (محدود شده توسط خط چین) برای سهولت در مشاهده به صورت شماتیک منبسط شده نشان داده شده است. سه کانال در امتداد حلزون حلزون قرار دارند. یکی از آنها که از پنجره بیضی شکل 7 شروع می شود، اسکالا وستیبولار 8 نام دارد. کانال دیگر از پنجره گرد 9 می آید که اسکالا تمپانی 10 نام دارد. فلس دهلیزی و تمپان در گنبد حلزون حلزون به هم متصل می شوند. از طریق یک سوراخ کوچک - هلیکوترما 11. بنابراین، هر دو این کانال به نوعی نشان دهنده یک سیستم واحد پر از پریلمف هستند. ارتعاشات رکابی 6 به غشای پنجره بیضی شکل 7 منتقل می شود، از آن به پریل لنف و از غشای پنجره گرد 9 بیرون می زند. با اندولنف پر شده است. بین کانال حلزون و تیمپانی اسکالا، غشای اصلی (بازیلار) 13 در امتداد حلزون قرار دارد. حاوی اندام کورتی است که حاوی سلول‌های گیرنده (مویی) است و عصب شنوایی از حلزون می‌آید (این جزئیات نشان داده نشده‌اند. در شکل 6.8).

اندام کورتی (ارگان مارپیچی) مبدل ارتعاشات مکانیکی به سیگنال الکتریکی است.

طول غشای اصلی حدود 32 میلی متر است، در جهت از پنجره بیضی شکل تا نوک حلزون (از عرض 0.1 تا 0.5 میلی متر) منبسط و نازک می شود. غشای اصلی ساختار بسیار جالبی برای فیزیک است؛ دارای خواص انتخابی فرکانس است. هلمهولتز متوجه این موضوع شد

غشای اصلی را به روشی شبیه به مجموعه ای از سیم های پیانو کوک شده نشان می دهد. بیکسی، برنده جایزه نوبل، اشتباه این نظریه تشدید کننده را اثبات کرد. کارهای بیکسی نشان داد که غشای اصلی یک خط ناهمگن انتقال تحریک مکانیکی است. هنگامی که در معرض یک محرک صوتی قرار می گیرد، یک موج در امتداد غشای اصلی منتشر می شود. بسته به فرکانس، این موج به طور متفاوتی کاهش می یابد. هرچه فرکانس کمتر باشد، موج دورتر از پنجره بیضی شکل در امتداد غشای اصلی حرکت می کند قبل از اینکه شروع به ضعیف شدن کند. به عنوان مثال، موجی با فرکانس 300 هرتز قبل از شروع تضعیف تا حدود 25 میلی متر از پنجره بیضی شکل منتشر می شود و موجی با فرکانس 100 هرتز به حداکثر 30 میلی متر می رسد. بر اساس این مشاهدات، تئوری هایی ایجاد شد که بر اساس آن درک گام با موقعیت حداکثر ارتعاش غشای اصلی تعیین می شود. بنابراین، یک زنجیره عملکردی خاص را می توان در گوش داخلی ردیابی کرد: نوسان غشای پنجره بیضی شکل - نوسان پریلنف - نوسانات پیچیده غشای اصلی - نوسانات پیچیده غشای اصلی - تحریک سلول های مو (گیرنده های اندام). کورتی) - تولید یک سیگنال الکتریکی.

برخی از اشکال ناشنوایی با آسیب به دستگاه گیرنده حلزون همراه است. در این حالت، حلزون گوش در معرض ارتعاشات مکانیکی سیگنال های الکتریکی تولید نمی کند. می توان با کاشت الکترودها در حلزون گوش و اعمال سیگنال های الکتریکی به آنها که مطابق با سیگنال هایی است که هنگام قرار گرفتن در معرض یک محرک مکانیکی ایجاد می شود، به چنین افراد ناشنوا کمک کرد.

چنین پروتزهایی با عملکرد اصلی، حلزون (پروتزهای حلزونی)، در تعدادی از کشورها در حال توسعه هستند. در روسیه، پروتز حلزون در دانشگاه پزشکی روسیه توسعه و اجرا شد. پروتز حلزون در شکل نشان داده شده است. 6.12، اینجا 1 - بدنه اصلی، 2 - قلاب گوش با میکروفون، 3 - فیش اتصال برق برای اتصال به الکترودهای قابل کاشت.

انعکاس صدا- پدیده ای که هنگامی رخ می دهد که یک موج صوتی روی سطح مشترک بین دو محیط الاستیک می افتد و شامل تشکیل امواجی است که از فصل مشترک به همان محیطی که موج فرودی از آن آمده است منتشر می شود. به عنوان یک قاعده، O. z. همراه با تشکیل امواج شکست در محیط دوم. مورد خاص O. z. - بازتاب از یک سطح آزاد. معمولاً بازتاب در رابط های مسطح در نظر گرفته می شود، اما می توانیم در مورد O.Z صحبت کنیم. از موانع با شکل دلخواه، اگر اندازه مانع به طور قابل توجهی بیشتر از طول موج صوتی باشد. که در در غیر این صورترخ می دهد پخش صدایا پراش صدا.
موج فرودی باعث حرکت رابط بین رسانه ها می شود که در نتیجه امواج منعکس شده و شکسته ایجاد می شود. ساختار و شدت آنها باید به گونه ای باشد که در هر دو طرف سطح مشترک، سرعت ذرات و تنش های الاستیک اعمال شده بر سطح مشترک برابر باشد. شرایط مرزی در سطح آزاد برابر با صفر تنش های الاستیک وارد بر این سطح است.
امواج منعکس شده می توانند همان نوع قطبش موج فرودی را داشته باشند یا می توانند قطبش متفاوتی داشته باشند. در مورد دوم، آنها در مورد تبدیل، یا تبدیل حالت ها در طول بازتاب یا شکست صحبت می کنند. تنها زمانی که یک موج صوتی منتشر شده در یک مایع منعکس شود، تبدیل وجود ندارد، زیرا فقط امواج طولی در یک محیط مایع وجود دارد. هنگامی که یک موج صوتی از سطح مشترک بین جامدات عبور می کند، معمولاً امواج منعکس شده و شکسته طولی و عرضی تشکیل می شوند. ماهیت پیچیده O. z. در مرز کریستالی صورت می گیرد. محیط هایی که در حالت کلی، امواج بازتابی و شکستی از سه نوع مختلف بوجود می آیند. قطبی شدن ها
انعکاس امواج صفحه. انعکاس امواج مسطح نقش ویژه ای ایفا می کند، زیرا امواج صفحه، در صورت بازتاب و شکست، صفحه باقی می مانند و انعکاس امواج با شکل دلخواه را می توان به عنوان بازتاب مجموعه ای از امواج صفحه در نظر گرفت. تعداد امواج منعکس شده و منکسری که به وجود می آیند با توجه به ماهیت خواص الاستیک محیط و تعداد آکوستیک تعیین می شود. شاخه های موجود در آنها با توجه به شرایط مرزی، برجستگی ها بر روی صفحه رابط بردارهای موج تابش، امواج منعکس شده و شکسته شده با یکدیگر برابر هستند (شکل 1).

برنج. 1. طرح انعکاس و شکست یک موج صوتی مسطح در یک رابط مسطح.

از اینجا قوانین انعکاس و شکست را طبق کریمه دنبال کنید: 1) بردارهای موج حادثه k من، منعکس شده k rو ک را شکست تیامواج و عادی NN"به سطح مشترک آنها در یک صفحه قرار دارند (صفحه وقوع). 2) نسبت سینوس های زوایای تابش انعکاس و شکست به سرعت های فاز ج منو امواج مربوطه با هم برابرند:
(شاخص ها و نشان دهنده قطبش امواج منعکس شده و شکسته شده است). در محیط های همسانگرد، جایی که جهت بردارهای موج با جهت پرتوهای صوتی منطبق است، قوانین بازتاب و شکست شکل آشنای قانون اسنل را به خود می گیرند. در محیط های ناهمسانگرد، قوانین بازتاب فقط جهت های نرمال موج را تعیین می کنند. نحوه انتشار پرتوهای منکس شده یا بازتاب شده به جهت سرعت های شعاعی مربوط به این نرمال ها بستگی دارد.
در زوایای تابش به اندازه کافی کوچک، همه امواج منعکس شده و شکسته شده، امواج سطحی هستند که انرژی تابش تابشی را از سطح مشترک می‌برند. با این حال، اگر سرعت برای k-l. سرعت موج بیشتر شکسته ج منموج برخورد، سپس برای زوایای بروز بزرگتر از به اصطلاح. بحرانی زاویه = آرکسین، جزء نرمال بردار موج موج منکسر مربوطه خیالی می شود و موج ارسالی خود به یک موج ناهمگن تبدیل می شود که در امتداد سطح مشترک جریان دارد و به طور تصاعدی در اعماق محیط کاهش می یابد. 2 . با این حال، وقوع یک موج در سطح مشترک در زاویه بزرگتر از نقطه بحرانی ممکن است منجر به بازتاب کامل نشود، زیرا انرژی تابش فرودی می تواند به شکل امواج با قطبش متفاوت به محیط دوم نفوذ کند.
بحرانی این زاویه برای امواج بازتابی نیز وجود دارد اگر در O.Z. تبدیل حالت رخ می دهد و سرعت فاز موج حاصل از تبدیل بیشتر از سرعت است. ج منموج سقوط برای زوایای فرود کمتر از بحرانی. زاویه، بخشی از انرژی فرودی به شکل یک موج منعکس شده با قطبش از مرز دور می شود. در چنین موجی معلوم می شود که ناهمگن است، در اعماق متوسط ​​1 ضعیف می شود و در انتقال انرژی از سطح مشترک شرکت نمی کند. مثلا انتقادی زاویه = آرکسین( ج t/c L) زمانی رخ می دهد که آکوستیک عرضی منعکس شود. امواج تیاز مرز یک جامد همسانگرد و تبدیل آن به یک موج طولی L (باتی و سی ال- سرعت امواج صوتی عرضی و طولی به ترتیب).
دامنه امواج منعکس شده و شکست مطابق با شرایط مرزی به صورت خطی از طریق دامنه بیان می شود. یک آیموج فرودی، درست همانطور که این کمیت ها در اپتیک از طریق دامنه تابشی el-magn بیان می شوند. امواج با استفاده از فرمول های فرنل. بازتاب یک موج مسطح از نظر کمی با ضرایب دامنه مشخص می شود. انعکاس ها که عبارتند از نسبت دامنه امواج منعکس شده به دامنه امواج فرودی: = ضرایب دامنه. بازتاب ها در حالت کلی پیچیده هستند: ماژول های آنها روابط abs را تعیین می کنند. مقادیر دامنه و فازها تغییر فاز امواج منعکس شده را مشخص می کنند. ضرایب دامنه به طور مشابه تعیین می شود. گذراندن توزیع مجدد انرژی تابش فرودی بین امواج منعکس شده و منکسری با یک ضریب مشخص می شود. انعکاس و انتقال در شدت، که نسبت اجزای چگالی شار انرژی میانگین زمانی نرمال به سطح مشترک در امواج منعکس شده (انکسار) و امواج فرودی است:

شدت صوت در امواج مربوطه کجاست و چگالی رسانه تماس است. تعادل انرژی عرضه شده به سطح مشترک و خارج شده از آن به تعادل اجزای عادی جریان انرژی کاهش می یابد:

Coef. بازتاب هر دو به آکوستیک بستگی دارد. ویژگی های رسانه تماس، و در زاویه بروز. شخصیت زاویه وابستگی با حضور بحرانی تعیین می شود زوایا و همچنین زوایای بازتاب صفر، هنگام افتادن در زیر آنها موج منعکس شده با قطبش تشکیل نمی شود.

O. z. در فصل مشترک دو مایع. نایب. عکس ساده O.z. در سطح مشترک بین دو مایع رخ می دهد. در این حالت تبدیل موجی وجود ندارد و انعکاس طبق قانون آینه ای و ضریب اتفاق می افتد. بازتاب برابر است

کجا و ج 1.2 - چگالی و سرعت صوت در رسانه های مجاور 1 و 2 . اگر سرعت صوت برای موج فرودی بیشتر از سرعت صوت برای موج شکسته باشد ( با 1 >ج 2)، سپس انتقادی است. هیچ زاویه ای وجود ندارد Coef. بازتاب معتبر است و به آرامی از مقدار متفاوت است

با بروز موج معمولی روی رابط به یک مقدار R=- 1 برای سقوط کشویی اگر آکوستیک. امپدانس r 2 s 2 متوسط 2 امپدانس بیشتر رسانه 1 ، سپس در زاویه بروز

ضریب بازتاب ناپدید می شود و تمام تشعشعات فرودی به طور کامل به محیط منتقل می شود 2 .
وقتی از 1<с 2 , возникает критический угол=arcsin (ج 1 /ج 2). در< коэф. отражения - действительная величина; фазовый сдвиг между падающей и отражённой волнами отсутствует. Величина коэф. отражения меняется от значения R0با افت معمولی به R= 1 در زاویه تابش برابر با بحرانی. انعکاس صفر نیز می تواند در این مورد برای آکوستیک رخ دهد امپدانس های رسانه، نابرابری معکوس وجود دارد زاویه بازتاب صفر همچنان با عبارت (6) تعیین می شود. برای زوایای بروز بزرگتر از بحرانی، یک درونی کامل وجود دارد بازتاب: و تشعشعات تابشی در اعماق محیط 2 نفوذ نمی کند. در محیط زیست 2 با این حال، یک موج غیر یکنواخت تشکیل می شود. پیچیدگی ضریب با وقوع آن مرتبط است. انعکاس و تغییر فاز مربوطه بین امواج منعکس شده و امواج فرودی. این تغییر با این واقعیت توضیح داده می شود که میدان موج منعکس شده در نتیجه تداخل دو میدان ایجاد می شود: موج بازتابی خاص و موجی که دوباره به محیط گسیل می شود. 1 موج ناهمگنی که در محیط ایجاد می شود 2 . هنگام انعکاس امواج غیر صفحه (به عنوان مثال، کروی)، چنین موجی بازتابیده شده در واقع در آزمایش به شکل به اصطلاح مشاهده می شود. موج جانبی (نگاه کنید به امواجبخش انعکاس و شکست امواج).

O. z. از مرز جامد. اگر بازتابنده یک جسم جامد باشد، ماهیت بازتاب پیچیده‌تر می‌شود. وقتی سرعت صوت بادر مایع سرعت طولی کمتری وجود دارد Lو عرضی باصدای تی در بدن جامد، پس از انعکاس در مرز مایع با جسم جامد، دو شرایط بحرانی ایجاد می شود. زاویه: طولی = قوس الکتریکی ( s/s L) و عرضی = آرکسین ( s/sتی ) . در عین حال، از همیشه با L > با t. در زوایای ضریب بروز. بازتاب معتبر است (شکل 2). تشعشعات تصادفی به صورت امواج شکست طولی و عرضی به یک جامد نفوذ می کنند. با وقوع نرمال صدا در یک جامد، تنها یک موج طولی ایجاد می شود و مقدار آر 0 با نسبت آکوستیک طولی تعیین می شود. امپدانس مایع و جامد مشابه f-le (5) است (- چگالی مایع و جامد).

برنج. 2. وابستگی مدول ضریب انعکاس صدا | R | (خط جامد) و فازهای آن (خط نقطه چین) در مرز جسم مایع و جامد از زاویه تابش.

در > ضریب بازتاب پیچیده می شود، زیرا یک موج ناهمگن در یک جامد نزدیک به مرز تشکیل می شود. در زوایای بروز بین بحرانی زوایای و بخشی از تابش تابشی به صورت موج عرضی شکسته به اعماق جسم جامد نفوذ می کند. بنابراین برای<<величина лишь при поперечная волна не образуется и |R|= 1. مشارکت یک موج طولی غیر یکنواخت در تشکیل تابش منعکس شده باعث می شود، همانطور که در مرز دو مایع، یک تغییر فاز در موج منعکس شده است. در > یک داخلی کامل وجود دارد انعکاس: 1. در جسم جامد نزدیک به مرز، فقط امواج ناهمگن تشکیل می شود که به صورت تصاعدی به داخل بدن می افتند. تغییر فاز موج منعکس شده برای زاویه ها عمدتاً با تحریک سیال نشتی در سطح مشترک مرتبط است. امواج ریلی. چنین موجی در مرز یک جامد با یک مایع در زوایای برخورد نزدیک به زاویه ریلی = آرکسین ایجاد می شود. s/s R)، جایی که سی آر- سرعت موج ریلی روی سطح جسم جامد. با انتشار در امتداد سطح مشترک، موج نشتی به طور کامل به مایع بازتاب می شود.
اگر با > با t، سپس کامل داخلی. هیچ بازتابی در مرز مایع با جامد وجود ندارد: تابش تابشی در هر زاویه ای که برخورد کند، حداقل به شکل یک موج عرضی، به جامد نفوذ می کند. بازتاب کاملزمانی اتفاق می افتد که یک موج صوتی به زیر یک نقطه بحرانی می رسد. زاویه یا سقوط کشویی وقتی c>c ضریب L. انعکاس معتبر است، زیرا امواج ناهمگن در سطح مشترک تشکیل نمی شوند.
O. z. در یک جسم جامد پخش می شود. هنگامی که صدا در یک جامد همسانگرد منتشر می شود، حداکثر. انعکاس امواج برشی در طبیعت ساده است، جهت نوسانات که در آن با صفحه رابط موازی است. هیچ تبدیل حالتی بر انعکاس یا شکست چنین امواجی وجود ندارد. هنگام سقوط بر روی یک مرز آزاد یا سطح مشترک با یک مایع، چنین موجی کاملا منعکس می شود ( R= 1) طبق قانون بازتاب آینه. در حد فاصل بین دو جامد همسانگرد، همراه با یک موج منعکس شده در محیط 2 یک موج شکست با قطبش موازی با سطح مشترک تشکیل می شود.
هنگامی که یک موج عرضی، قطبی شده در صفحه فرود، روی سطح آزاد جسم می افتد، هم یک موج عرضی منعکس شده با همان قطبش و هم یک موج طولی در مرز ظاهر می شود. در زوایای فرود کمتر از زاویه بحرانی = = آرکسین ( c T/c L)، ضریب بازتاب ها آرتی و R L- کاملا واقعی: امواج منعکس شده مرز را دقیقاً در فاز (یا پادفاز) با موج فرودی ترک می کنند. در > فقط موج عرضی منعکس شده از مرز خارج می شود. یک موج طولی ناهمگن در نزدیکی سطح آزاد تشکیل می شود.
Coef. انعکاس پیچیده می شود و یک تغییر فاز بین امواج منعکس شده و امواج فرودی رخ می دهد که بزرگی آن به زاویه تابش بستگی دارد. هنگامی که یک موج طولی از سطح آزاد جسم جامد در هر زاویه تابش منعکس می شود، هم یک موج طولی منعکس شده و هم یک موج عرضی قطبی شده در صفحه تابش ظاهر می شود.
اگر مرز جسم جامد در تماس با مایع باشد، هنگامی که امواج (طولی یا عرضی، قطبی شده در صفحه تابش) در مایع منعکس می شود، یک موج طولی شکسته نیز ظاهر می شود. در فصل مشترک بین دو محیط جامد همسانگرد، یک موج عرضی شکسته در محیط به این سیستم از امواج منعکس شده و منکسر اضافه می شود. 2 . قطبی شدن آن نیز در سطح وقوع است.

در باره. ساعت در سطح مشترک رسانه های ناهمسانگرد. O. z. در رابط کریستالی محیط پیچیده است سرعت امواج انعکاسی و شکست در این مورد، خود تابعی از زوایای انعکاس و شکست هستند (نگاه کنید به. آکوستیک کریستالی؛) بنابراین، حتی تعیین زاویه از یک زاویه بروز معین با ریاضیات جدی روبرو است. مشکلات اگر مقاطع سطوح بردارهای موج توسط صفحه تابش مشخص باشد، از یک نمودار گرافیکی استفاده می شود. روشی برای تعیین زوایا و انتهای بردارهای موج k rو ک تیروی عمود دراز بکشید NN"، از طریق انتهای بردار موج k به رابط کشیده می شود منموج فرودی، در نقاطی که این عمود بر اختلاف را قطع می کند. حفره های سطوح بردار موج (شکل 3). تعداد امواج منعکس شده (یا شکسته شده) که واقعاً از سطح مشترک به اعماق محیط مربوطه منتشر می شوند با توجه به تعداد حفره هایی که عمود بر هم قطع می کنند تعیین می شود. NN". اگر تقاطع با k-l. حفره وجود ندارد، به این معنی که موج قطبش مربوطه ناهمگن است و انرژی را از مرز منتقل نمی کند. عمود بر NN"می تواند چندین بار از یک حفره عبور کند. امتیاز (امتیاز آ 1 و یک 2در شکل 3). از موقعیت های ممکن بردار موج ک r (یا k t) امواج مشاهده شده در واقع فقط با امواجی مطابقت دارند که بردار سرعت شعاعی آنها در جهت با بردار خارجی منطبق است. نرمال نسبت به سطح بردارهای موج، از مرز به اعماق محیط مربوطه هدایت می شود.

برنج. 3. روش گرافیکی برای تعیین زوایای انعکاس و شکست در سطح مشترک بین محیط های کریستالی 1 و 2. L، FTو ST- سطوح بردارهای موج به ترتیب برای امواج شبه طولی، سریع و آهسته شبه عرضی.

به عنوان یک قاعده، امواج منعکس شده (شکسته) به انواع مختلفی تعلق دارند. شاخه های آکوستیک نوسانات با این حال، در کریستال co به معنی. ناهمسانگردی، زمانی که سطح بردارهای موج دارای بخش های مقعر است (شکل 4)، بازتاب با تشکیل دو موج منعکس شده یا شکست متعلق به یک شاخه از نوسانات امکان پذیر است.
به طور تجربی، پرتوهای محدودی از امواج صوتی مشاهده می شود که جهت انتشار آنها با سرعت های شعاعی تعیین می شود. جهت پرتوها در کریستال ها به طور قابل توجهی با جهت بردارهای موج مربوطه متفاوت است. سرعت های شعاعی تابش، امواج منعکس شده و شکسته شده فقط در موارد استثنایی در یک صفحه قرار می گیرند. زمانی که صفحه تابش صفحه تقارن برای هر دو کریستال باشد. میانگین در حالت کلی، پرتوهای منعکس شده و شکسته موقعیت های مختلفی را هم نسبت به یکدیگر و هم نسبت به پرتو فرودی و عادی اشغال می کنند. NN"به رابط. به طور خاص، پرتو منعکس شده می تواند در صفحه تابش در همان سمت نرمال قرار گیرد ن، به عنوان پرتو حادثه. مورد محدود کننده این امکان، برهم نهی یک پرتو بازتابی بر روی یک پرتوی فرودی است، زمانی که دومی به صورت مایل برخورد می کند.

برنج. 4. انعکاس یک موج صوتی بر روی سطح آزاد کریستال با تشکیل دو موج منعکس شده با قطبش یکسان: آ- تعیین بردارهای موج امواج منعکس شده (با g- بردارهای سرعت شعاعی؛ ب- نمودار انعکاس پرتوهای صوتی با مقطع محدود.

تأثیر تضعیف بر شخصیت O. z. . Coef. اگر تضعیف صدا در هر دو محیط مرزی ناچیز باشد، بازتاب و انتقال به فرکانس صدا بستگی ندارد. تضعیف قابل توجه نه تنها به وابستگی فرکانس ضریب منجر می شود. بازتاب ها آر، بلکه وابستگی آن را به زاویه تابش به ویژه نزدیک به نقطه بحرانی مخدوش می کند. گوشه ها (شکل 5، آ). هنگامی که از یک رابط مایع-جامد منعکس می شود، اثرات تضعیف به طور قابل توجهی وابستگی زاویه ای را تغییر می دهد آردر زوایای فرود نزدیک به زاویه ریلی (شکل 1). 5 ب). در مرز رسانه با میرایی ناچیز در چنین زوایایی از تابش، بازتاب داخلی کل اتفاق می افتد و | آر| = 1 (منحنی 1 در شکل 5، ب). وجود تضعیف منجر به این واقعیت می شود که | آر| کمتر از 1 می شود و یک مینیمم در نزدیکی | آر| (منحنی ها 2 - 4) . با افزایش فرکانس و افزایش ضریب مربوطه. تضعیف، عمق حداقل افزایش می یابد تا در نهایت به فرکانس معینی برسد f 0، تماس گرفت فرکانس بازتاب صفر، حداقل معنی | آر| ناپدید نخواهد شد (منحنی 3 ، برنج. 5، ب). افزایش بیشتر فرکانس منجر به گسترش حداقل (منحنی 4 ) و تأثیر اثرات تضعیف بر O.Z. تقریبا برای هر زاویه تابش (منحنی 5) . کاهش دامنه موج منعکس شده در مقایسه با دامنه موج فرودی به این معنی نیست که تابش فرودی به جامد نفوذ می کند. این با جذب موج خروجی ریلی همراه است که توسط تابش فرودی برانگیخته می شود و در تشکیل موج بازتابی شرکت می کند. هنگامی که فرکانس صوتی fبرابر فرکانس f 0، تمام انرژی موج فرودی در رابط تلف می شود.

برنج. 5. وابستگی زاویه ای | آر| در رابط آب و فولاد، با در نظر گرفتن تضعیف: آ- ماهیت کلی وابستگی زاویه ای | آر| خط جامد - بدون در نظر گرفتن تلفات، خط چین - همان با در نظر گرفتن تضعیف. ب- وابستگی زاویه ای | R\نزدیک به زاویه ریلی در مقادیر مختلف جذب امواج عرضی در فولاد در طول موج. منحنی ها 1 - 5 مربوط به افزایش این پارامتر از مقدار 3 x 10 -4 (منحنی 1 ) به مقدار = 1 (منحنی 5) به دلیل افزایش متناظر در فرکانس تابش اولتراسونیک فرودی.

O. z. از لایه ها و صفحات. O. z. از یک لایه یا صفحه ماهیت طنین انداز است. امواج منعکس شده و ارسالی در نتیجه بازتاب مجدد امواج متعدد در مرزهای لایه تشکیل می شوند. در مورد یک لایه مایع، موج فرودی با زاویه شکست تعیین شده از قانون اسنل به لایه نفوذ می کند. به دلیل انعکاس مجدد، امواج طولی در خود لایه ایجاد می شود و در جهت جلو و معکوس با زاویه ای نسبت به حالت عادی کشیده شده به مرزهای لایه منتشر می شود (شکل 6، آ). زاویه، زاویه شکست مربوط به زاویه تابش در مرز لایه است. اگر سرعت صوت در لایه با 2 سریعتر از سرعت صوت با 1 در مایع اطراف، سپس سیستم امواج منعکس شده تنها زمانی ایجاد می شود که زاویه کل داخلی کمتر باشد. بازتاب ها = arcsin (c 1 / c 2). با این حال، برای لایه های به اندازه کافی نازک، یک موج ارسالی نیز در زوایای تابش بزرگتر از موج بحرانی تشکیل می شود. در این مورد، ضریب بازتاب از لایه معلوم می شود که abs است. مقدار کمتر از 1 است. این به این دلیل است که وقتی در لایه نزدیک به مرزی که موج از بیرون روی آن می افتد، یک موج غیر یکنواخت ایجاد می شود که به طور تصاعدی در عمق لایه فرو می ریزد. اگر ضخامت لایه دکمتر یا قابل مقایسه با عمق نفوذ موج ناهمگن است، سپس موج دوم مرز مخالف لایه را مختل می کند، در نتیجه موج ارسالی از آن به مایع اطراف ساطع می شود. این پدیده نشت موج مشابه نشت یک ذره از طریق یک مانع پتانسیل در مکانیک کوانتومی است.
Coef. بازتاب لایه ها

مولفه عادی بردار موج در لایه، محور کجاست z- عمود بر مرزهای لایه، آر 1 و آر 2 - ضریب O. z. به ترتیب در مرزهای بالا و پایین. در دوره ای را نشان می دهد عملکرد فرکانس صوتی fو ضخامت لایه د. هنگامی که موج از لایه نفوذ می کند، | R |با افزایش fیا دبه طور یکنواخت به 1 تمایل دارد.

برنج. 6. انعکاس موج صوتی از لایه مایع: آ- طرح بازتاب؛ 1 - مایع اطراف؛ 2 - لایه؛ ب - وابستگی مدول ضریب بازتاب | R|از زاویه بروز

مقدار تابع زاویه تابش چگونه است | R |دارای سیستم ماکزیمم و حداقل است (شکل 6، ب). اگر مایع یکسانی در دو طرف لایه وجود داشته باشد، در حداقل نقاط R= 0. بازتاب صفر زمانی اتفاق می افتد که تغییر فاز در ضخامت لایه برابر با تعداد صحیح نیم چرخه باشد.

و امواجی که پس از دو انعکاس مجدد متوالی به محیط بالایی ظاهر می شوند در پادفاز خواهند بود و یکدیگر را خنثی می کنند. برعکس، همه امواج بازتاب شده با فاز یکسان وارد محیط پایین می شوند و دامنه موج ارسالی حداکثر می شود. با وقوع موج معمولی بر روی یک لایه، انتقال کامل زمانی اتفاق می‌افتد که تعداد صحیحی از نیم موج در ضخامت لایه قرار می‌گیرد: d =جایی که پ= 1،2،3،...، - طول موج صدا در ماده لایه. بنابراین لایه هایی که شرط (8) برای آنها برآورده می شود نامیده می شوند. نیم موج رابطه (8) با شرط وجود موج معمولی در یک لایه مایع آزاد منطبق است. به همین دلیل، انتقال کامل از طریق لایه‌ها زمانی اتفاق می‌افتد که تابش تابشی یک یا آن موج معمولی را در لایه تحریک کند. به دلیل تماس لایه با مایع اطراف، موج معمولی نشتی دارد: در طول انتشار، انرژی تابش تابشی را به طور کامل دوباره به محیط پایین تابش می کند.
هنگامی که مایعات در دو طرف لایه متفاوت هستند، وجود یک لایه نیمه موج هیچ تاثیری بر موج فرودی ندارد: ضریب. بازتاب از لایه برابر با ضریب است. بازتاب از مرزهای این مایعات هنگام عبور مستقیم از آنها. مخاطب. علاوه بر لایه های نیمه موج در آکوستیک، و همچنین در اپتیک، به اصطلاح. لایه های یک چهارم موج که ضخامت آنها شرایط را برآورده می کند ( n= 1،2،...). با انتخاب آکوستیک بر این اساس. امپدانس لایه، می توانید از لایه موج با فرکانس معین بازتاب صفر دریافت کنید fدر یک زاویه تابش مشخص بر روی لایه. چنین لایه هایی به عنوان لایه های آکوستیک ضد بازتاب استفاده می شود.
برای انعکاس یک موج صوتی از یک صفحه جامد بی نهایت غوطه ور در یک مایع، ماهیت بازتابی که در بالا برای لایه مایع توضیح داده شد، در طرح کلیباقی خواهد ماند. در هنگام انعکاس در صفحه، علاوه بر امواج طولی، امواج برشی نیز برانگیخته خواهند شد. زوایای انتشار و انتشار امواج طولی و عرضی به ترتیب در صفحه با زاویه تابش طبق قانون اسنل مرتبط است. زاویه و وابستگی فرکانس | آر| مانند انعکاس از یک لایه مایع، سیستم هایی از حداکثر و حداقل متناوب را نشان خواهد داد. انتقال کامل از طریق صفحه زمانی اتفاق می‌افتد که تابش تابشی یکی از امواج عادی موجود در آن را که امواج نشتی هستند، برانگیزد. امواج بره.شخصیت طنین دار O. z. از یک لایه یا صفحه با کاهش تفاوت بین آکوستیک آنها پاک می شود. خواص از خواص محیط افزایش آکوستیک تضعیف در لایه نیز منجر به صاف شدن وابستگی ها و | R(fd)|.

انعکاس امواج غیر صفحه. در واقع، فقط امواج غیر صفحه وجود دارند. بازتاب آنها را می توان به بازتاب مجموعه ای از امواج صفحه تقلیل داد. تک رنگ یک موج با یک جبهه موج با شکل دلخواه را می توان به عنوان مجموعه ای از امواج صفحه با فرکانس دایره ای یکسان، اما با فرکانس های مختلف نشان داد. جهت بردار موج k. پایه ای یکی از ویژگی های تابش فرودی طیف فضایی آن است - مجموعه ای از دامنه ها آ(ک) امواج صفحه که با هم یک موج فرودی را تشکیل می دهند. شکم مقدار k با فرکانس تعیین می شود، بنابراین اجزای آن مستقل نیستند. وقتی از هواپیما منعکس می شود z = 0 جزء معمولی k zتوسط مولفه های مماسی داده می شود k x، k y: k z =هر موج سطحی که در تابش فرودی قرار می گیرد، در زاویه خاص خود روی سطح مشترک می افتد و مستقل از امواج دیگر منعکس می شود. فیلد F( r) از موج منعکس شده به عنوان برهم نهی همه امواج صفحه بازتاب شده بوجود می آید و از طریق طیف فضایی تابش فرودی بیان می شود. A(k x، k y) و ضریب بازتاب ها R(k x، k y):

ادغام به منطقه ای با مقادیر بزرگ دلخواه گسترش می یابد k xو k y. اگر طیف فضایی تابش فرودی شامل (مانند بازتاب یک موج کروی) اجزایی با k x(یا k y)، بزرگ، سپس در تشکیل یک موج منعکس شده علاوه بر امواج با واقعی k zامواج ناهمگن نیز شرکت می کنند که برای آن k- یک کمیت کاملاً خیالی. این رویکرد که در سال 1919 توسط G. Weyl (N. Weyl) ارائه شد و در مفاهیم اپتیک فوریه توسعه یافت، موارد زیر را نشان می دهد. شرح انعکاس موجی با شکل دلخواه از یک سطح صاف.
هنگام در نظر گرفتن O. z. رویکرد تشعشعی نیز ممکن است، که بر اساس اصول است آکوستیک هندسی. تشعشعات رخدادی به عنوان مجموعه ای از پرتوهایی در نظر گرفته می شود که با سطح مشترک تعامل دارند. در این مورد، در نظر گرفته می شود که پرتوهای فرودی نه تنها به روش معمول، با رعایت قوانین اسنل، منعکس و شکست می شوند، بلکه برخی از پرتوهایی که در زوایای خاص به سطح مشترک می تابند، به اصطلاح را تحریک می کنند. امواج جانبی و همچنین امواج سطحی نشتی (Rayleigh و غیره) یا حالت های موجبر نشتی (امواج بره و غیره). با انتشار در امتداد سطح مشترک، چنین امواجی دوباره در محیط منتشر می شوند و در تشکیل موج بازتابی شرکت می کنند. برای تمرین اولیه آنچه اهمیت دارد بازتاب کروی است. امواجی که توسط امواج آکوستیک همسو می شوند. پرتوهای مقطع محدود و پرتوهای صوتی متمرکز.

انعکاس امواج کروی. الگوی بازتاب کروی است. موج ایجاد شده در مایع I توسط یک منبع نقطه ای در باره، به رابطه بین سرعت صوت بستگی دارد با 1 و از 2 تاتماس با مایعات I و II (شکل 7). اگر c t > c 2، بحرانی است. زاویه وجود ندارد و انعکاس بر اساس قوانین هندسی اتفاق می افتد. آکوستیک در محیط I، یک ذره کروی منعکس شده ظاهر می شود. موج: پرتوهای منعکس شده در یک نقطه قطع می شوند در باره". تشکیل یک تصویر مجازی از منبع، و جلوی موج موج منعکس شده بخشی از یک کره است که در مرکز آن نقطه قرار دارد. در باره".

برنج. 7. انعکاس یک موج کروی در سطح مشترک بین دو مایع: در بارهو در باره"- منابع واقعی و خیالی؛ 1 - جلوی موج کروی منعکس شده؛ 2 - جلوی موج شکسته؛ 3 - جلو موج جانبی

چه زمانی c 2 > c lو انتقادی وجود دارد زاویه در محیط I علاوه بر کروی منعکس شده است. موج، جزء دیگری از تشعشعات منعکس شده بوجود می آید. پرتوها در رابط تحت بحرانی برخورد می کنند زاویه تحریک موج II در محیط، لبه ها با سرعت منتشر می شوند با 2 در امتداد سطح رابط و دوباره به محیط I منتشر می شود و به اصطلاح را تشکیل می دهد. موج جانبی جلوی آن توسط نقاطی تشکیل شده است که پرتوهایی که از نقطه خارج می شوند در همان لحظه به آنها رسیده اند در بارهدر امتداد OAو سپس دوباره در تجزیه به محیط I منتقل شد. نقاط رابط از نقطه آبه نقطه با، که در این لحظه جلوی موج شکسته قرار دارد. در صفحه ترسیم، جلوی موج جانبی یک قطعه مستقیم است NE، مایل به مرز در یک زاویه و امتداد به یک نقطه که در، جایی که با قسمت جلویی کروی بازتاب شده در آینه برخورد می کند. امواج. در فضا، جلوی یک موج جانبی، سطح یک مخروط کوتاه است که هنگام چرخش یک قطعه ظاهر می شود. NEاطراف یک خط مستقیم اوو". وقتی منعکس می شود، کروی است. امواج موجود در مایع از سطح جسم جامد شبیه به مخروطی هستند. این موج به دلیل تحریک یک موج ریلی نشتی در سطح مشترک ایجاد می شود. انعکاس کروی امواج یکی از آزمایش های اصلی است. روش های ژئوآکوستیک، لرزه شناسی، هیدروآکوستیک و آکوستیک اقیانوس.

بازتاب پرتوهای صوتی با مقطع محدود. انعکاس پرتوهای صوتی موازی شده که جبهه موج آن عمدتاً است بخشی از پرتو نزدیک به مسطح است، در بیشتر زوایای تابش به گونه ای رخ می دهد که گویی یک موج صاف منعکس شده است. هنگامی که یک پرتو تابیده شده از یک مایع در سطح مشترک با یک جامد منعکس می شود، یک پرتو منعکس شده ظاهر می شود که شکل آن تصویر آینه ای از توزیع دامنه در پرتو فرودی است. با این حال، در زوایای فرود نزدیک به طولی، بحرانی است. زاویه یا زاویه ریلی، همراه با بازتاب چشمی، eff. تحریک یک موج جانبی یا نشتی رولی. میدان پرتو منعکس شده در این مورد، برهم نهی پرتوهای بازتابیده شده و امواج بازتاب شده است. بسته به عرض تیر، الاستیک و خواص چسبناکمحیط مرزی، یا یک جابجایی جانبی (موازی) تیر در صفحه مشترک رخ می دهد (به اصطلاح جابجایی شوچ) (شکل 8)، یا بزرگ شدن قابل توجه تیر و ظاهر نازک

برنج. 8. جابجایی جانبی پرتو بر اثر بازتاب: 1 - پرتو برخورد؛ 2 - پرتو منعکس شده خاص؛ 3 - پرتو منعکس شده واقعی

سازه های. هنگامی که پرتو با زاویه ریلی برخورد می کند، ماهیت اعوجاج ها با نسبت بین عرض پرتو تعیین می شود. لو تشعشع میرایی موج نشتی ریلی

طول موج صوتی در مایع کجاست، آ- یک عامل عددی نزدیک به وحدت. اگر عرض پرتو به طور قابل توجهی بیشتر از طول تابش باشد. تضعیف تنها زمانی رخ می دهد که پرتو در امتداد سطح مشترک به مقداری جابجا شود.در مورد یک پرتو باریک، به دلیل انتشار مجدد موج سطحی نشتی، پرتو به طور قابل توجهی گشاد می شود و متقارن بودن را متوقف می کند (شکل 9). در داخل ناحیه اشغال شده توسط پرتو بازتابی خاص، در نتیجه تداخل، حداقل دامنه صفر ظاهر می شود و پرتو به دو قسمت تقسیم می شود. بازتاب غیراختصاصی کولیمیرها. پرتوها همچنین در مرز دو مایع در زوایای فرود نزدیک به بحرانی و همچنین زمانی که پرتوها از لایه ها یا صفحات منعکس می شوند ایجاد می شوند.

برنج. 9. انعکاس یک پرتو صوتی با مقطع محدود که از یک مایع G بر روی سطح جسم جامد T در زاویه ریلی می‌افتد: 1 - پرتو برخورد؛ 2 - پرتو منعکس شده؛ آ- منطقه با دامنه صفر؛ ب- ناحیه دم پرتو.

در مورد دوم، ماهیت غیراختصاصی انعکاس به دلیل برانگیختگی حالت های موجبر نشتی در لایه یا صفحه است. امواج جانبی و نشتی نقش مهمی در بازتاب پرتوهای اولتراسونیک متمرکز دارند. به طور خاص، این امواج در میکروسکوپ صوتیبرای تشکیل آکوستیک تصاویر و انجام کمیت ها، اندازه گیری ها.

روشن: 1) Brekhovskikh L.M., Waves in layered media, 2nd ed., M., 1973; 2) Landau L.D., Lifshits E.M., Hydrodynamics, 4th ed., M., 1988; 3) Brekhovskikh L.M., Godin O.A., Acoustics of layered media, M., 1989; 4) Сagniard L., Reflexion et Refraction des ondes seismiques progressives, P., 1939; 5) Ewing W. M., Jardetzky W. S., Press F., Elastic waves in layered media, N. Y. -, 1957, ch. 3; 6) Au1d B. A., Acoustic fields and waves in solids, v. 1 - 2, N. Y. - , 1973; 7) Vertoni H. L.، Tamir T.، نظریه یکپارچه پدیده های زاویه ریلی برای پرتوهای صوتی در فصل مشترک مایع-جامد، "Appl. Phys."، 1973، v. 2، شماره 4، ص. 157; 8) Mott G.، ضرایب انعکاس و شکست در سطح مشترک مایع-جامد، "J. Acoust. Soc. Amer."، 1971، v. 50، شماره 3 (پشت 2)، ص. 819; 9) Wesker F. L., Richardson R. L., Influence of Material Properties on Rayleigh Critical Angle Reflectivity, "J. Acoust. Soc. Amer.", 1972, v. 51. .V" 5 (pt 2), p. 1609؛ 10) Fiorito R., Ubera11 H., Resonance theory of the acoustic reflection and transmission through a liquid layer, ".I. آکوست. Soc. عامر."، 1979، ج. 65، شماره 1، ص 9؛ 11) Fiоrft o R.، Madigosky W.، S bera 11 H.، نظریه تشدید امواج صوتی در تعامل با صفحه آواری. "J. آکوست. Soc. Amer."، 1979، ج 66، شماره 6، ص 1857؛ 12) Neubauer W. G.، مشاهده تابش صوتی از سطوح صفحه و منحنی، در کتاب: آکوستیک فیزیکی. اصول و روش ها، ویرایش توسط W. P. Mason، R. N. Thurston، ج. 10، N.Y. - L.، 1973، فصل 2.

اگر یک موج صوتی در مسیر خود با موانعی مواجه نشود، به طور یکنواخت در همه جهات منتشر می شود. اما هر مانعی برای او مانعی نمی شود.

پس از برخورد با مانعی در مسیر خود، صدا می تواند در اطراف آن خم شود، منعکس شود، شکست یا جذب شود.

پراش صدا

ما می‌توانیم با فردی که گوشه ساختمان، پشت درخت یا پشت حصار ایستاده، صحبت کنیم، اگرچه نمی‌توانیم او را ببینیم. ما آن را می شنویم زیرا صدا می تواند در اطراف این اجسام خم شود و به ناحیه پشت آنها نفوذ کند.

توانایی یک موج برای خم شدن به دور یک مانع نامیده می شود انکسار .

پراش زمانی اتفاق می افتد که طول موج صوت از اندازه مانع بیشتر شود. امواج صوتی با فرکانس پایین بسیار طولانی هستند. به عنوان مثال، در فرکانس 100 هرتز برابر با 3.37 متر است، با کاهش فرکانس، طول حتی بیشتر می شود. بنابراین، یک موج صوتی به راحتی در اطراف اجسام قابل مقایسه با آن خم می شود. درختان پارک به هیچ وجه در شنیدن صدا ما اختلالی ایجاد نمی کنند، زیرا قطر تنه آنها بسیار کمتر از طول موج صوتی است.

به لطف پراش، امواج صوتی از شکاف ها و سوراخ های یک مانع نفوذ کرده و در پشت آنها منتشر می شوند.

بیایید یک صفحه تخت با یک سوراخ در مسیر موج صوتی قرار دهیم.

در موردی که طول موج صوت ƛ بسیار بزرگتر از قطر سوراخ D ، یا این مقادیر تقریباً برابر هستند ، سپس در پشت سوراخ صدا به تمام نقاط ناحیه پشت صفحه (ناحیه سایه صدا) می رسد. جلوی موج خروجی شبیه یک نیمکره خواهد بود.

اگر ƛ فقط کمی کوچکتر از قطر شکاف است، سپس قسمت اصلی موج مستقیم منتشر می شود و قسمت کوچکی کمی به طرفین واگرا می شود. و در صورتی که ƛ خیلی کمتر D ، تمام موج در جهت جلو خواهد رفت.

انعکاس صدا

اگر موج صوتی به رابط بین دو رسانه برخورد کند، ممکن است انواع مختلفگسترش بیشتر آن صدا می تواند از رابط منعکس شود، می تواند بدون تغییر جهت به رسانه دیگری حرکت کند، یا می تواند شکسته شود، یعنی حرکت کند، جهت آن را تغییر دهد.

فرض کنید مانعی در مسیر یک موج صوتی ظاهر می شود که اندازه آن بسیار بزرگتر از طول موج است، به عنوان مثال، یک صخره محض. صدا چگونه رفتار خواهد کرد؟ از آنجایی که نمی تواند این مانع را دور بزند، از آن منعکس می شود. پشت مانع است منطقه سایه آکوستیک .

صدای منعکس شده از یک مانع نامیده می شود اکو .

ماهیت انعکاس موج صوتی ممکن است متفاوت باشد. این بستگی به شکل سطح بازتابنده دارد.

انعکاس تغییر جهت موج صوتی در حد فاصل بین دو رسانه مختلف نامیده می شود. هنگامی که منعکس می شود، موج به محیطی که از آن آمده بازمی گردد.

اگر سطح صاف باشد، صدا از آن بازتاب می‌شود، همان‌طور که یک پرتو نور در آینه منعکس می‌شود.

پرتوهای صوتی منعکس شده از یک سطح مقعر در یک نقطه متمرکز می شوند.

سطح محدب صدا را از بین می برد.

اثر پراکندگی توسط ستون های محدب، قالب های بزرگ، لوسترها و غیره داده می شود.

صدا از یک رسانه به رسانه دیگر منتقل نمی شود، اما اگر چگالی رسانه به طور قابل توجهی متفاوت باشد، از آن منعکس می شود. بنابراین صدایی که در آب ظاهر می شود به هوا منتقل نمی شود. منعکس شده از رابط، در آب باقی می ماند. شخصی که در ساحل رودخانه ایستاده است این صدا را نخواهد شنید. این با تفاوت زیاد در امپدانس موج آب و هوا توضیح داده می شود. در آکوستیک امپدانس موج برابر است با حاصل ضرب چگالی محیط و سرعت صوت در آن. از آنجایی که مقاومت موجی گازها به طور قابل توجهی کمتر از مقاومت موجی مایعات و جامدات است، هنگامی که موج صوتی به مرز هوا و آب برخورد می کند، منعکس می شود.

ماهیان در آب صدای ظاهر شدن در بالای سطح آب را نمی شنوند، اما می توانند به وضوح صدایی را تشخیص دهند که منبع آن جسمی است که در آب می لرزد.

انکسار صدا

تغییر جهت انتشار صوت نامیده می شود شکست . این پدیده زمانی رخ می دهد که صوت از محیطی به محیط دیگر منتقل می شود و سرعت انتشار آن در این محیط ها متفاوت است.

نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه بازتاب برابر است با نسبت سرعت انتشار صوت در محیط.

جایی که من - زاویه تابش،

r - زاویه انعکاس

v 1 – سرعت انتشار صوت در محیط اول

v 2 – سرعت انتشار صوت در محیط دوم

n - ضریب شکست.

شکست صوت نامیده می شود شکست .

اگر موج صوتی عمود بر سطح سقوط نکند، بلکه در زاویه ای غیر از 90 درجه باشد، در این صورت موج شکسته از جهت موج فرودی منحرف می شود.

انکسار صدا را می توان نه تنها در رابط بین رسانه مشاهده کرد. امواج صوتی می توانند جهت خود را در یک محیط ناهمگن تغییر دهند - جو، اقیانوس.

در اتمسفر، شکست در اثر تغییر دمای هوا، سرعت و جهت حرکت توده های هوا ایجاد می شود. و در اقیانوس به دلیل ناهمگونی خواص آب - فشار هیدرواستاتیک متفاوت در اعماق مختلف، دماهای مختلف و شوری متفاوت ظاهر می شود.

جذب صدا

هنگامی که یک موج صوتی با یک سطح برخورد می کند، بخشی از انرژی آن جذب می شود. و اینکه یک محیط چقدر انرژی می تواند جذب کند را می توان با دانستن ضریب جذب صدا تعیین کرد. این ضریب نشان می دهد که چه مقدار از انرژی ارتعاشات صوتی توسط 1 متر مربع مانع جذب می شود. مقدار آن از 0 تا 1 است.

واحد اندازه گیری جذب صوت نامیده می شود سابین . نام خود را از یک فیزیکدان آمریکایی گرفته است والاس کلمنت سابین، بنیانگذار آکوستیک معماری. 1 سابین انرژی است که توسط 1 متر مربع سطح جذب می شود که ضریب جذب آن 1 است. یعنی چنین سطحی باید مطلقاً تمام انرژی موج صوتی را جذب کند.

طنین

والاس سابین

خاصیت مواد برای جذب صدا در معماری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. والاس کلمنت سابین در حین مطالعه آکوستیک سالن سخنرانی، بخشی از موزه فاگ، به این نتیجه رسید که بین اندازه سالن، شرایط آکوستیک، نوع و مساحت مواد جاذب صدا و رابطه وجود دارد. زمان طنین .

طنین فرآیند انعکاس موج صوتی از موانع و تضعیف تدریجی آن پس از خاموش شدن منبع صوت را می نامید. در یک فضای بسته، صدا می تواند به طور مکرر از دیوارها و اشیاء منعکس شود. در نتیجه، سیگنال های اکو مختلفی به وجود می آیند که هر کدام به طور جداگانه به صدا در می آیند. این اثر نامیده می شود اثر طنین .

مهمترین ویژگی اتاق این است زمان طنین ، که سابین وارد و محاسبه کرد.

جایی که V - حجم اتاق،

آ - جذب کلی صدا

جایی که یک من - ضریب جذب صدا از مواد،

اس آی - مساحت هر سطح

اگر زمان طنین طولانی باشد، به نظر می رسد صداها در سالن "سرگردان" هستند. آنها با یکدیگر همپوشانی دارند، منبع اصلی صدا را از بین می برند و سالن پررونق می شود. با زمان طنین کوتاه، دیوارها به سرعت صداها را جذب می کنند و آنها کدر می شوند. بنابراین، هر اتاق باید محاسبه دقیق خود را داشته باشد.

سابین بر اساس محاسبات خود، مواد جاذب صدا را به گونه ای مرتب کرد که "اثر اکو" کاهش یافت. و تالار سمفونی بوستون، که در ایجاد آن مشاور آکوستیک بود، هنوز یکی از بهترین سالن های جهان به حساب می آید.