DIFUZIJA ZVOKA: KAJ JE SESTAVLJENO IZ PRIMEROV, APLIKACIJ - FIZIČNO - 2026

Difrakcijo zvoka je pojav, ki nastane, ko zvočno krivuljo in razprši okoli odprtine ali ovire. To je nekaj skupnega za vse valove: ko zvočni val doseže odprtino ali oviro, točke njegove ravnine postanejo viri in oddajajo druge moteče.

Zvok je natančno tlačni val, ki potuje po zraku in tudi skozi vodo in trdne snovi. Za razliko od svetlobe, ki je tudi val, zvok ne more širiti skozi vakuum. To je zato, ker svetloba deluje popolnoma drugače - gre za elektromagnetno valovanje.

Slika 1. Ravni val pada na utor in difrakcije. Vir: pixabay

Ključno pri pojavu difrakcije je velikost ovire glede na valovno dolžino: difrakcija je intenzivnejša, če ima ovira dimenzije, primerljive z valovno dolžino.

V zvoku je valovna dolžina vrstnega reda metrov, dolžina svetlobe pa na stotine nanometrov. Medtem ko ima zvok človeško lestvico, ima svetloba lestvico mikrobov.

Ta velika razlika v lestvici valovne dolžine med zvokom in svetlobo je v tem, da lahko poslušamo pogovor za vogalom, ne da bi lahko opazovali tiste, ki se pogovarjajo.

In to, da se zvok lahko zakrivi za vogalom, medtem ko se svetloba nadaljuje naravnost. Ta pojav ukrivljenosti pri širjenju zvočnega vala je ravno difrakcija zvoka.

Zvok

Zvok se razume kot tlačni valovi, ki potujejo po zraku in so vključeni v zvočni razpon.

Zvočni razpon do ušesa mladega naglušnega človeka je med 20 Hz in 20.000 Hz. Ta obseg se s starostjo običajno zoži.

Nizki toni ali frekvence so med 20 Hz in 256 Hz, srednji toni med 256 Hz in 2000 Hz, visoki pa med 2 kHz in 20 kHz.

Hitrost zvoka v zraku pri atmosferskem tlaku 1 atm in 0 ° C je 331 m / s. Razmerje med hitrostjo v širjenju vala z njegovo valovno dolžino λ in njegovo frekvenco f je naslednje:

v = λ⋅f

Iz tega razmerja sklepamo, da ima valovna dolžina naslednja območja:

- Nizki toni: 16,5 m do 1,3 m.

- Srednje tone: od 130 cm do 17 cm.

- Visoki toni: od 17 cm do 1,7 cm.

Primeri difrakcije zvoka

Odprta vrata avditorija

Avditorij ali koncertna dvorana je na splošno zaprt prostor s stenami, ki absorbirajo zvok in preprečujejo njegovo refleksijo.

Če pa so vrata avditorija odprta, je koncert mogoče slišati brez težav, tudi ko orkester ne pride v poštev.

Če ste ravno pred vrati, lahko slišite celoten obseg zvokov. Če pa ste na strani, boste slišali nizke zvoke, medtem ko visoki toni ne bodo.

Bass zvoki imajo velike valovne dolžine in zato lahko obkrožajo vrata in se slišijo za njimi. Vse je posledica pojava difrakcije.

Izza zvočniške škatle

Zvočnik ali zvočnik oddaja širok razpon valovnih dolžin. Zvočna omarica je sama po sebi ovira, ki za seboj meče zvočno senco.

Ta zvočna senca je jasna za visoke frekvence, ki jih ni mogoče slišati za zvočnikom, medtem ko se bas in del sredine slišijo, ker enoto obrnejo.

Zgornji eksperiment najbolje deluje na odprtem prostoru, saj je treba upoštevati, da se zvok lahko odbije od sten in drugih predmetov, kar omogoča, da se vsi toni slišijo tudi za zvočnikov.

Skupina glasbenikov na ulici

Skupino glasbenikov, ki igrajo na ulici, je slišati s križnega ulice, iz katere umetnikov ni mogoče videti.

Razlog je, kot smo že rekli, v tem, da se smeri zvoka lahko upogne in preide vogal, medtem ko svetloba potuje po ravni črti.

Vendar ta učinek ni enak za vse valovne dolžine. Dolgovodni so difraktirani ali podvojeni več kot kratkovalovno.

Zaradi tega v prečni ulici, od koder glasbenikov ni mogoče videti, visokih glasbil, kot so trobente in violine, ni mogoče dobro slišati, medtem ko se bobni in bas bobni slišijo bolj jasno.

Slika 2. Difrakcija zvoka v ulici. Vir: self made

Poleg tega nizki toni dolge valovne dolžine zmanjšujejo manj oddaljenosti kot zvoki s kratkimi valovi.

Živali, ki uporabljajo nizke frekvence

Sloni oddajajo zelo nizke frekvence, zelo dolge valovne infrazvok valove, da komunicirajo z vrstniki na velikih razdaljah. Tudi kiti to počnejo, kar jim omogoča tudi dobro komunikacijo na daljavo.

Uporaba zvočne difrakcije

Povečan predel sluha

Da ima zvočnik veliko območje poslušanja, mora biti širina zvočnika manjša od valovne dolžine zvoka, ki ga oddaja.

Obstaja poseben dizajn roga, ki izkorišča zvočno difrakcijo: to je disperzijski rog.

Na splošno velja, da večja kot je membrana roga, več območja pokriva. Vendar je v disperzijskem rogu membrana majhna in njena oblika je tisto, zaradi česar se zvok ojača, pri čemer izkoristi pojav difrakcije zvoka.

Oblika roga je kot pravokoten ustnik ali izstopni rog, manjša od valovnih dolžin, ki jih oddaja.

Pravilna namestitev te vrste zvočnikov poteka s kratko stranjo pravokotnih ustja vodoravno in z dolgo stranico navpično. Na ta način se doseže večja širina vodoravne pokritosti in usmerjenosti zvoka, vzporednega s tlemi.

Reference

1. Fizika / Akustika / Širjenje zvoka. Pridobljeno: es.wikibooks.org
2. Konstrupedija. Difuzija zvoka. Pridobljeno: construmatica.com
3. Difrakcija (zvok). Pridobljeno: esacademic.com
4. Učilnica fizike. Difrakcija zvočnih valov. Pridobljeno od: physicsclassroom.com
5. Wikipedija. Difrakcija (zvok). Pridobljeno iz wikipedia.com