Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


—равнение оптических и акустических €влений




Ќачальные курсы физики более подробно рассматривают оптические процессы, нежели акустические, и последние лег≠че пон€ть на световых или изобразительных примерах. ќп≠тические €влени€ визуализированы, поэтому удобнее наблю≠даютс€, воспринимаютс€ и поддаютс€ анализу, чем €влени€ акустические.


 




Ќет необходимости вдаватьс€ в количественные подроб≠ности приводимых аналогий и рассматривать каждый фено≠мен в мельчайших подробност€хЧ предполагаетс€, что чи≠татель ещЄ со школьной скамьи знаком с предметами, о которых пойдЄт речь.

—огласно теории ». Ќьютона, источник света даЄт поток свет€щихс€ частиц Ч корпускул.

»сточник звука, по ƒ. –элею, вызывает колебани€ частиц окружающей среды.

» свет, и звук распростран€ютс€, как волны: световые или звуковые потоки, порождЄнные разными источниками, при пе≠ресечении не мешают друг другу.  ажда€ точка пространства, которую настигла волна, становитс€ сама источником излу≠чени€ света или звука. ѕри распространии волн их энерги€ постепенно уменьшаетс€, поглоща€сь окружающей средой.

–ассматрива€ распространение волн, мы говорим о так называемом их фронте или волновой поверхности, все точ≠ки которой колеблютс€ абсолютно согласованно. ‘ормы фронта звуковых волн бывают сферическими, плоскими, ком≠бинированными (например, цилиндрическими). ‘ронт све≠товой волны, преимущественно, сферический.  онкретное направление распространени€ называетс€ лучом (световым или звуковым). ¬ нЄм концентрируетс€ максимальна€ энер≠ги€ излучени€. ѕодобным образом можно провести аналогию между рассе€нным светом и диффузным звуком, когда соот≠ветствующие источники достаточно удалены от наблюдате≠л€ (слушател€), или действие направленного излучени€ ос≠лаблено какими-нибудь преградами.

—огласно физике, точечный источник света, излучающий сферическую волну, €вл€етс€ ненаправленным; также ненап-равленным оказываетс€ точечный источник звука. —оздан≠на€ из большого числа прожекторов освещающа€ площадка создаЄт плоскую, направленную волну. јналогично, плоскую звуковую волну излучает акустический источник больших размеров. Ќадо заметить, что актуальным здесь, в особенно≠сти дл€ звука, €вл€етс€ соотношение размеров излучател€ и длины волны излучени€.

“ак называемые монохроматические источники света имеют строго одну длину волны. »м аналогичны однотон-


ные акустические сигналы, источником которых может быть, к примеру, камертон.

Ќо ни звук, ни свет, на практике не €вл€ютс€ монохрома≠тическими, а представл€ют спектры волн различной длины. ¬ оптическом случае это соответствует излучени€м смешан≠ных цветов (в видимой области Ч красного, оранжевого, жЄл≠того, зелЄного, голубого, синего и фиолетового). ¬ акустике наблюдаютс€ смешанные звуки разных высотных регистров, а по объективному определению Ч суммы звуковых колеба≠ний с разными частотами, амплитудами и начальными фа≠зами.

ѕри сложном спектральном составе низкочастотные со≠ставл€ющие, длина которых превышает размеры источни≠ка, рождают сферическую волну, тогда как высокочастотные компоненты могут создавать плоскую волну.

Ѕолее короткие звуковые волны сильнее поглощаютс€ сре≠дой распространени€, чем длинные. —иний свет быстрее те≠р€етс€ (рассеиваетс€), чем красный.

¬олнова€ природа света и звука €вл€ет много взаимопо≠добных физических эффектов.

¬сем известен ещЄ со школьной скамьи закон отраже≠ни€ света, вполне применимый и к акустике: угол падени€ волны по отношению к перпендикул€ру, восстановленному из отражающей поверхности в точке падени€, равен углу отра≠жени€.  риволинейные отражающие поверхности, как в оп≠тике, так и в акустике, примен€ютс€ дл€ рассеивани€ или фокусировки волн.

»нтерференци€ световых волн про€вл€етс€ при сложе≠нии пар когерентных сигналов в различных фазах, что при≠водит к образованию чередующихс€ тЄмных и светлых участ≠ков. »нтерференци€ в звуке подобна оптической; в результате в закрытых помещени€х могут образовыватьс€ специфичес≠кие сто€чие волны с чередованием участков большого и ма≠лого звукового давлени€.

ѕри сложении реальных звуковых волн может наблюдать≠с€ интерференци€, относ€ща€с€ к отдельным частотным со≠ставл€ющим, если в двух сложных по спектру сигналах име≠етс€ пара одинаковых по частоте компонент.

¬близи отражающей поверхности интерференци€ приво≠дит к увеличению звукового давлени€ из-за совпадени€ фаз


 




падающей и отражЄнной волн, что используетс€ в технике специфического микрофонного приЄма.

ƒифракци€ волн Ч их способность огибать малые пре≠п€тстви€ на пути распространени€, в акустике становитс€ ощутимо разнообразной: при неизменных размерах прегра≠ды длинные волны больше способны к дифракции, чем ко≠роткие, дл€ которых за преградой создаЄтс€ так называема€ Ђакустическа€ теньї (почти оптический термин, не правда ли?). ¬сем знакомо звучание духового оркестра на соседней улице, когда наиболее отчЄтливо слышатс€ звуки большого барабана и тубы.

ƒифракци€ звука, как и дифракци€ света, наблюдаетс€ также при прохождении волн через маленькое отверстие в огромной преграде: в обоих случа€х возникает заметна€ ок≠раска (тембральна€ или оптическа€).

ƒисперси€ звука не так очевидна, как дисперси€ света, визуально разложенного в радугу при прохождении через границы сред с различным оптическим преломлением. ƒело в том, что в природе не существует условий, в которых наш слух наблюдал бы подобное акустическое €вление. ќднако косвенна€ ситуаци€ возможна: представьте себе отражаю≠щую площадку небольших размеров, непосредственно за ко≠торой можно слышать преимущественно низкочастотную часть звукового спектра (длинные волны дифрагируют, оги≠бают малое преп€тствие), в то врем€ как высокочастотные составл€ющие эффективно отражаютс€, и хорошо слышны с передней стороны.

Ќа €влении полного внутреннего отражени€ построены оптические приборы, передающие световой поток на боль≠шие рассто€ни€ (так называемые световоды). ѕочти анало≠гичным образом распростран€етс€ звук в длинных трубах.

јкустический процесс в замкнутом помещении (ревербе≠раци€) Ч €вление уникальное; плавное спадание звуковой энергии можно было бы уподобить гаснущему свету, но такой подход к вопросу, скорее, относитс€ к художественной обла≠сти, чем к физической.

ј вот звуковой резонанс, рассматриваемый обычно как механическое €вление, имеет своего оптического сородича: на основе резонанса действует большинство мощных лазе≠ров.


 онечно, с точки зрени€ академической физики, приве≠денные аналогии не всегда точны. ќднако, они не абсурдны, и как вспомогательное средство дл€ изучени€ физики звука Ч очень полезны.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 10880 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћибо вы управл€ете вашим днем, либо день управл€ет вами. © ƒжим –он
==> читать все изречени€...

2022 - | 1754 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.009 с.