Diffraktion av ljudet vad det består av, exempel, applikationer

De ljuddiffraktion Det är fenomenet som inträffar när ljudet är krökt och sprider sig runt en öppning eller hinder. Det är vanligt för alla vågor: När ljudvågen når en öppning eller ett hinder blir punkterna i dess plan källor och avger andra diffraherade.

Ljud är just en tryckvåg som sprider sig genom luften och även genom vatten och fasta ämnen. Till skillnad från ljuset, som också är en våg, kan ljudet inte spridas på grund av tomrummet. Detta beror på att ljuset fungerar helt annorlunda: det är en elektromagnetisk våg.

Figur 1. Platt våg som påverkar spåret och diffraherande. Källa: Pixabay

Nyckeln i fenomenet diffraktion är storleken på hindret i förhållande till våglängden: diffraktion är mer intensiv när hindret har dimensioner jämförbara med våglängden.

I ljudet är våglängden av mätarens ordning, medan ljusets ordning är av hundratals nanometer. Medan ljudet har en mänsklig skala har ljuset en skala av en mikrob. 

Denna enorma skillnad i skalan på våglängden mellan ljudet och ljuset ligger bakom det faktum att vi kan höra en konversation efter ett hörn utan att vi kan observera dem som pratar.  

Och det är så att ljudet kan böjas genom hörnet, medan ljuset fortfarande är rakt. Detta fenomen med krökning i spridningen av ljudvågen är just diffraktionen av ljudet.

[TOC]

Ljud

Ljudet förstås när tryckvågorna reser genom luften och som förstås i det hörbara området.

Kan tjäna dig: Vinkelmoment: Kvantitet, bevarande, exempel, övningar

Det hörbara utbudet för örat på en ung människa och inga hörselproblem är mellan 20 Hz och 20 000 Hz. Denna marginal minskar vanligtvis med åldern.

Låga toner eller frekvenser är mellan 20 och 256 Hz. De mellersta tonerna mellan 256 Hz till 2000 Hz. Och akuta toner är de mellan 2 kHz till 20 kHz.

Ljudhastigheten i det atmosfäriska trycket på 1 atm och vid 0 ° C är 331 m/s. Förhållandet mellan hastighet v av förökning av en våg med dess våglängd λ och dess frekvens F är nästa:

V = λ⋅F

Från detta förhållande har vi att våglängden har följande intervall:

- Låga toner: 16,5 m till 1,3 m.

- Medium toner: 130 cm vid 17 cm.

- Höga toner: 17 cm vid 1,7 cm.

Exempel på ljuddiffraktion

Den öppna dörren till ett auditorium

Ett auditorium eller konserthus är i allmänhet en stängd kapsling med väggar som absorberar ljud som förhindrar dess reflektion.

Men om auditoriumdörren är öppen kan konserten höras utan problem, även när orkestern förblir utom synhåll.

Om du är rätt vid dörren. Men om du är på ena sidan kommer allvarliga ljud att höras, medan det akuta inte gör det. 

Allvarliga ljud har en lång våglängd och det är därför de kan omge dörren och höras bakom den. Allt beror på fenomenet diffraktion.

Bakom en högtalare

En högtalare eller högtalare avger ett brett utbud av våglängder. Högtalarens låda är i sig ett hinder som producerar en skugga ljud bakom henne. 

Kan tjäna dig: spänningstest: hur det görs, egenskaper, exempel

Denna skugga av ljud är tydlig för höga frekvenser, som inte kan höras bakom högtalaren, medan basen och en del av strumporna kan lyssna eftersom de går runt enheten.

Det föregående experimentet fungerar bäst i ett öppet utrymme, för det måste.

Musikerbandet på gatan

Ett band av musiker som spelar på gatan kan höras från en Cross Street från vilken artister inte kan ses.

Anledningen, som vi sa tidigare, är att ljudriktningen kan krökas och korsa hörnet, medan ljuset reser i en rak linje.

Denna effekt är dock inte densamma för alla våglängder. Långvåg.

Av den anledningen på Cross Street, varifrån musiker inte är uppdelade, hörs inte akuta instrument som trumpeter och fioler väl, medan trummor och trummor hörs tydligare.

figur 2. Diffraktion av ljud på en gata. Källa: Självgjord

Dessutom är låga långa våglängdstoner mindre attenu.

Djur som använder låga frekvenser

Elefanter avger mycket låg frekvens och mycket långa våglängdsvågor för att kommunicera med sina kamrater på stora avstånd. Valar gör det också, vilket också tillåter kommunikation i bra distans.

Det kan tjäna dig: Imantation: Vad består, metod och exempel

Ljuddiffraktionsapplikationer

Ökat hörselområde

För att en högtalare ska ha ett omfattande hörselområde måste hornbredden vara mindre än våglängden för ljudet som avger. 

Det finns en specifik horndesign som drar nytta av ljuddiffraktion: det är spridningshornet.

Man tror generellt att ju högre membranet i hornet täcker det mer område. I spridningshornet är emellertid membranet litet och formen på det är det som gör att ljudet expanderar och drar nytta av fenomenet ljuddiffraktion. 

Hornformen är som ett munhorn eller rektangulär utgång av lägre storlek än de våglängder som den avger.

Rätt installation av denna typ av högtalare görs med den korta sidan av den rektangulära munnen horisontellt och den långa sidan vertikalt. På detta sätt uppnås större amplitud av horisontell täckning och riktning för ljudet parallellt med marken.

Referenser

1. Fysik/akustik/ljudförökning. Återhämtad från: är.Wikibooks.org
2. Byggdia. Ljuddiffraktion. Återhämtat sig från: konstruerad.com
3. Diffraktion (ljud). Återhämtat sig från: esakademisk.com
4. Fysikklassrummet. Diffraktion av ljudvågor. Återhämtat sig från: fysikklassrum.com
5. Wikipedia. Diffraktion (ljud). Återhämtat sig från Wikipedia.com