- Hang
- Példák a hangdiffrakcióra
- Az előadóterem nyitott ajtaja
- A hangszóró doboz mögött
- A zenészek együttese az utcán
- Állatok, amelyek alacsony frekvenciákat használnak
- A hangdiffrakció alkalmazásai
- Megnövekedett hallási terület
- Irodalom
A diffrakciós hang az a jelenség, amely akkor fordul elő, amikor a hang görbéje szétszóródik egy nyílás vagy akadály körül. Valamennyi hullámban közös: ha a hanghullám elér egy nyílást vagy egy akadályt, síkjának pontjai forráská válnak, és más diffúzokat bocsátanak ki.
A hang pontosan olyan nyomáshullám, amely a levegőn, valamint a vízen és a szilárd anyagon keresztül is továbbhalad. A fénytől, amely szintén egy hullám, ellentétben a hang nem terjedhet vákuumban. Ennek oka az, hogy a fény teljesen másképp működik - ez egy elektromágneses hullám.
1. ábra: A sík hullámának behatolása a horonyba és diffrakciója. Forrás: pixabay
A diffrakció jelenségének kulcsa az akadály nagysága a hullámhosszhoz viszonyítva: a diffrakció akkor intenzívebb, ha az akadály mérete megegyezik a hullámhosszúsággal.
Hangban a hullámhossz méter nagyságrendben, míg a fény hulláma több száz nanométer nagyságrendben van. Míg a hangnak emberi léptéke van, a fénynek mikroba skála van.
A hang és a fény hullámhossz-skálájának ez a hatalmas különbsége mögött van, hogy egy sarkon beszélgetést hallgathatunk anélkül, hogy megfigyelhetnénk azokat, akik beszélgetnek.
És ez az, hogy a hang a sarkon áthajlik, miközben a fény egyenesen folytatódik. A hanghullám terjedésének görbületének ez a jelensége pontosan a hang diffrakciója.
Hang
A hang alatt a levegőn áthaladó nyomáshullámokat értjük, amelyek a hallható tartományba esnek.
Egy fiatal, hallássérült ember fülének hallható hatótávolsága 20 Hz és 20 000 Hz között van, és ez a tartomány az életkorral csökken.
Az alacsony hangok vagy a frekvencia 20 Hz és 256 Hz között, a középső hangok 256 Hz és 2000 Hz között, a magas hangok pedig 2 kHz és 20 kHz között vannak.
A hang sebessége a levegőben 1 atm és 0 ° C légköri nyomáson 331 m / s. A hullám terjedési sebessége és λ hullámhossza, valamint f frekvenciája közötti kapcsolat a következő:
v = λ⋅f
Ebből a kapcsolatból az derül ki, hogy a hullámhossz a következő tartományok:
- Alacsony hangok: 16,5–1,3 m.
- Közepes hangok: 130–17 cm.
- Magas hangok: 17–1,7 cm.
Példák a hangdiffrakcióra
Az előadóterem nyitott ajtaja
Az előadóterem vagy a koncertterem általában zárt tér, falakkal, amelyek elnyelik a hangot, megakadályozva annak visszaverődését.
Ha azonban a nézőtér ajtaja nyitva van, a koncert gond nélkül hallható, még akkor is, ha a zenekar nem látható.
Ha közvetlenül az ajtó előtt vagy, akkor a teljes hangtartományt hallhatja. Ha azonban oldalra fordul, a basszushangok hallanak, míg a magas hangok nem.
A basszus hangok hosszú hullámhosszúak, ezért körülvehetik az ajtót és hallhatók mögötte. Mindez a diffrakció jelenségének köszönhető.
A hangszóró doboz mögött
A hangszóró vagy a hangszóró széles hullámhossz-tartományt bocsát ki. A hangszóró maga is akadály, amely hang árnyékot vet maga mögött.
Ez a hang árnyék egyértelmű a magas frekvenciák esetén, amelyek nem hallhatók a hangszóró mögött, míg a basszus és a középső rész hallható, mert megfordítják a készüléket.
A fenti kísérlet a legjobban nyílt terepen működik, mivel figyelembe kell venni, hogy a hang a falakon és más tárgyakon keresztül visszatükröződik, lehetővé téve, hogy az összes hang hallható legyen még a hangszóródoboz mögött is.
A zenészek együttese az utcán
Az utcán játszó zenészek együttese egy kereszteződésen hallható, ahonnan a művészek nem láthatók.
Ennek oka, amint már említettük, az, hogy a hang iránya hajlik és áthalad a sarkon, miközben a fény egyenes vonalban halad.
Ez a hatás azonban nem azonos a hullámhosszon. A hosszú hullámhosszúságok diffraktáltak vagy megkétszereződnek, mint a rövidhullámhosszok.
Ezért a keresztirányú utcában, ahonnan a zenészek nem láthatók, az olyan akut hangszerek, mint a trombita és a hegedűk, nem jól hallhatók, míg a dobok és a basszusgombok jobban hallhatók.
2. ábra: Hangdiffrakció utcában. Forrás: saját készítésű
Ezenkívül a hosszú hullámhosszúságú alacsony hangok a távolságnál kevésbé gyengülnek, mint a rövid hullámhosszú, magas frekvenciájú hangok.
Állatok, amelyek alacsony frekvenciákat használnak
Az elefántok nagyon alacsony frekvenciájú, nagyon hosszú hullámhosszú infravörös hullámokat bocsátanak ki, hogy nagy távolságra kommunikálhassanak társaikkal. A bálnák ezt is megteszik, ami lehetővé teszi számukra a távoli kommunikációt is.
A hangdiffrakció alkalmazásai
Megnövekedett hallási terület
Ahhoz, hogy a hangszórónak nagy a hallgatási területe, a hangszóró szélességének kevesebbnek kell lennie, mint a szóban forgó hang hullámhossza.
Van egy speciális kürt-kialakítás, amely kihasználja a hangdiffrakció előnyeit: ez a diszperziós kürt.
Általában úgy gondolják, hogy minél nagyobb a kürt membránja, annál nagyobb területet fed le. A diszperziós kürtben azonban a membrán kicsi, alakja miatt a hang erősödik, kihasználva a hangdiffrakció jelenségét.
A kürt alakja olyan, mint egy téglalap alakú száj vagy kimeneti kürt, amely kisebb, mint a kibocsátott hullámhossz.
Az ilyen típusú hangszórók helyes telepítését a téglalap alakú száj rövid oldalával vízszintesen és a hosszú oldalával függőlegesen kell elvégezni. Ily módon nagyobb a vízszintes lefedettség és a hang iránya a talajjal párhuzamosan.
Irodalom
- Fizika / Akusztika / A hang terjedése. Helyreállítva: es.wikibooks.org
- Construpedia. Hangdiffrakció. Helyreállítva: construmatica.com
- Diffrakció (hang). Helyreállítva: esacademic.com
- A fizika tanterme. A hanghullámok diffrakciója. Helyreállítva: füüsikaclassroom.com
- Wikipedia. Diffrakció (hang). Helyreállítva a wikipedia.com webhelyről