Kunnen geluidsgolven worden weerkaatst: wat, waarom, wanneer, waar, typen en gedetailleerde feiten


Als je 'reflectie' hoort, denk je meteen aan licht. Je vraagt ​​je misschien af ​​of geluidsgolven kunnen worden weerkaatst? En wat is de weerkaatsing van geluid? Ga door het artikel in detail om deze antwoorden te vinden.

Geluid is, net als licht, een soort energie. De energie wordt gedragen in de vorm van een golf. Zowel lichtgolven als geluidsgolven hebben enkele gemeenschappelijke kenmerken, zoals reflectie, breking en diffractie.

Wanneer kunnen geluidsgolven worden gereflecteerd?

Geluid, een mechanische golf, volgt dezelfde reflectieregels als licht.

Het wordt eenvoudigweg "geluidsreflectie" genoemd wanneer geluid terugkaatst van een gepolijst of ongepolijst oppervlak. Met andere woorden, geluidsreflectie treedt op wanneer een geluidsgolf door het ene medium reist en vervolgens het oppervlak van een ander raakt en in de tegenovergestelde richting terugkeert.

Wetten van reflectie van geluidsgolven:

  • De hoek van de reflectie bij geluidsreflectie zal gelijk zijn aan de invalshoek.

𝛉i =𝛉r

Waar,i = Hoek van inval

             𝛉r = reflectiehoek

  • Het vlak van waaruit het geluid wordt gereflecteerd, zal hetzelfde zijn als het vlak van waaruit het invallende en normale geluid wordt geproduceerd.
kunnen geluidsgolven worden weerkaatst?

Als resultaat kunnen we afleiden dat licht- en geluidsgolven beide aan dezelfde reflectiewetten gehoorzamen. 

Het verschil is dat het voor de weerkaatsing van geluid, in tegenstelling tot licht, niet nodig is om een ​​gepolijst oppervlak te hebben. Geluid kan ook worden weerkaatst door elk ruw oppervlak. Het vereist dus gewoon dat elk oppervlak of obstakel wordt teruggekaatst. Bovendien beïnvloedt de vorm van het oppervlak waarvan het geluid wordt weerkaatst, de geluidsreflectie.

Laten we eens nadenken over een illustratie:

Laten we zeggen dat je een bal tegen een muur gooit, en hij stuitert terug naar jou. Nu je met de zaklamp de muur aan het verlichten bent, ervaar je het fenomeen lichtreflectie. Hetzelfde gebeurt als je dicht bij een muur spreekt - je hoort wat je net zei. Ja, uw gok is correct; het is niets meer dan een weerkaatsing van geluid.

Wanneer u spreekt, worden geluidsgolven geproduceerd en wanneer u ze terug hoort, worden geluidsgolven met een hoorbare frequentie teruggekaatst vanaf het oppervlak van de muur. Als gevolg hiervan is geluidsreflectie ervoor verantwoordelijk dat u uw eigen geluid hoort.

Laten we nu eens kijken naar de reflectie van geluidsgolven van verschillende oppervlakken.

Reflectie van geluid op verschillende oppervlakken:

Geluidsreflectie hangt ook af van het type oppervlak, bijvoorbeeld of het zeldzamer of dichter is. Als het geluid wordt gereflecteerd door een dichter materiaal, vindt er slechts een faseverandering van 180 graden plaats. Wanneer echter gereflecteerd door een zeldzamer medium, wordt de compressie weerspiegeld als verdunning en vice versa. Laten we er meer in detail op ingaan.

Weerkaatsing van geluid op harde oppervlakken OF starre grenzen:

Vanwege de compressie en verdunning waaruit geluidsgolven bestaan, wisselen hun gebieden af ​​tussen hoge en lage druk. Compressie en verdunning zijn termen die worden gebruikt om tegelijkertijd het gebied van hoge en lage druk te beschrijven. Als gevolg hiervan zijn geluidsgolven een soort van drukgolf .

Beschouw een geluidsgolf (drukgolf of longitudinale golf) die door de lucht reist en botst met een hard oppervlak zoals een muur. Nu, wanneer de compressie van de geluidsgolf op een hard oppervlak botst, probeert het in wezen de muur te duwen door kracht uit te oefenen. Omdat de muur echter een hard oppervlak is, duwt deze de compressie die in de lucht wordt gevormd als gevolg van geluid in de tegenovergestelde richting door een gelijke en tegengestelde kracht uit te oefenen.

Als gevolg hiervan zal compressie die in de goede richting bewoog zich nu naar links verplaatsen. Hierdoor zal de verplaatsing van het mediumdeeltje tijdens inval en reflectie in tegengestelde richting zijn. Als we kijken naar het faseverschil tussen de invallende en gereflecteerde geluidsgolven, wordt het 𝜋 radiaal of 180°.

De benadering zal hetzelfde zijn als we nu het geval van verdunning in overweging nemen. De verdunning die door het incident wordt veroorzaakt, wordt weergegeven als verdunning.

De muur dient als voorbeeld, dat hebben we al gezien. Omdat het oppervlak van de muur hard is, wordt je geluid erop gereflecteerd als je praat.

Reflectie van geluidsgolven van zeldzamer medium:

Denk aan een longitudinale geluidsgolf die door een dichter of vast medium reist en het grensvlak of de grens van een zeldzamer medium raakt. Wanneer de compressie van de invallende geluidsgolf botst met een grens van een zeldzamer materiaal, wordt er kracht op dat oppervlak uitgeoefend. Omdat het oppervlak van het zeldzamere medium minder weerstand heeft en de compressie van de geluidsgolf hoge druk bevat, zal de grens van het zeldzamere medium naar achteren worden geschoven. 

In tegenstelling tot de dichtere media kunnen deeltjes in het zeldzamere medium vrij migreren. Daarom wordt verdunning geproduceerd op de kruising van de twee media. Daarom keert invallende compressie terug als verdunning na reflectie van het oppervlak van het zeldzamere materiaal. Als resultaat wordt er geen faseverandering opgemerkt wanneer een geluidsgolf van een dichter medium wordt gereflecteerd door een zeldzamer medium. 

Hetzelfde zal gebeuren als verdunning optreedt op het oppervlak van een zeldzamer medium en terugkaatst als compressie.

Stel je ter illustratie voor dat geluid door een met water gevulde pijp reist. Stel je nu voor dat er lucht aanwezig is aan het open uiteinde van de buis. En we weten al dat water een dichter medium voor geluid is dan lucht. Als gevolg hiervan zorgt hoge druk ervoor dat de luchtmoleculen in de omgeving snel wegtrekken wanneer compressie optreedt bij het water-luchtinterface. Als gevolg hiervan wordt compressie omgezet in verdunning voordat deze wordt weerspiegeld.

Reflectie van geluidsgolven van gebogen oppervlak:

Zoals we hebben gezien, reflecteren verschillende oppervlakken geluid anders. Op een vergelijkbare manier beïnvloedt de kromming van het oppervlak hoe het geluid weerkaatst. De kromming van het oppervlak heeft de mogelijkheid om de intensiteit van het geluid te veranderen. 

Gebogen oppervlakken worden in twee typen ingedeeld: 

  • Concave oppervlakken en 
  • Convexe oppervlakken.

Laten we het nu eens grondig bekijken.

Weerkaatsing van geluid van concaaf oppervlak:

Wanneer geluidsgolven een hol oppervlak raken, convergeren de gereflecteerde golven, net zoals bij lichtgolven. Bovendien hadden gereflecteerde golven ook een enkel focuspunt. Als gevolg hiervan neemt de intensiteit van de gereflecteerde geluidsgolf toe naarmate deze weerkaatst vanaf het concave oppervlak.

Dit fenomeen wordt ook in de natuurlijke wereld gebruikt. Uit het recente wetenschappelijke onderzoek zijn we twee feiten te weten gekomen:

  • Een stiereland kan zijn gewei gebruiken als een satellietschijf waarmee hij gemakkelijk geluid kan verzamelen en focussen.
  • Volgens diepgaand onderzoek en lang nadenken door wetenschappers, zijn de gezichtsschijven van de uilen bolvormig en kunnen ze gemakkelijk worden verplaatst om geluid te verzamelen en vervolgens naar hun oren te reflecteren.

Ook al komt het in de natuur voor, we blijven vaak uit de buurt van holle oppervlakken als we geluid proberen te weerkaatsen. De reden hiervoor is dat focussen op het geometrische centrum van het oppervlak zal resulteren in een luide hotspot in een ruimte. Dientengevolge zal de transmissie van gereflecteerd geluid over lange afstand ongebruikelijk zijn.

Als een holle vorm nodig is, zullen waarschijnlijk geluidsabsorberende materialen moeten worden gebruikt. U kunt mogelijk geluidsproblemen verminderen door de geometrie van uw curve aan te passen met de hulp van een akoestische specialist. Het theater maakt gebruik van dit fenomeen.

Wat betreft het behoud van de intensiteit van het gereflecteerde geluid, worden holle oppervlakken meestal gebruikt voor luidsprekers in theaters. Zoals we al zeiden, produceerde het echter een luide hotspot, waardoor ruis of abnormaal geluid wordt gereflecteerd. De wanden en het plafond van het theater zijn gemaakt van geluidsabsorberende materialen om dit geluid te dempen. Als resultaat versterken beide technieken elkaar door de hoeveelheid fout die overblijft te verminderen.

Weerkaatsing van geluid van convex oppervlak:

Wanneer geluidsgolven invallen op het convexe oppervlak, zal het gereflecteerde geluid in elke mogelijke richting divergeren. Naarmate het geluid divergeert, neemt de intensiteit van het geluid natuurlijk af. 

Diffusie van het geluid van het bolle oppervlak helpt de muzikale mix zich in alle richtingen te verspreiden en ongewenste reflecties te voorkomen.

Verschillende geometrieën helpen bij de verspreiding van geluid, waaronder:

  • Halfrond of halve cilinder
  • Oppervlak met verschillende hoeken zoals zaagtandpatroon

Andere significante verschijnselen die verband houden met weerkaatsing van geluid:

Door de weerkaatsing van het geluid ontstaan ​​echo en nagalm. Er zijn echter enkele verschillen tussen de twee verschijnselen. Laten we erover praten.

echo:

De term echo verwijst naar het herhaaldelijk horen van gereflecteerd geluid. Een echo is te horen wanneer een geluid wordt weerkaatst in een grote ruimte. 

Elke enorme ruimte kan een echo creëren, zowel open als gesloten ruimtes. De afstand tussen de bron en het reflecterende lichaam moet groter zijn dan 50 meter om de echo goed te kunnen horen. Vanwege de relatief grote afstand zal er een tijdsvertraging zijn tussen hoorbare geluiden. We kunnen daarom twee of meer verschillende geluiden horen.

Zie jezelf als in een grote lege kamer staan ​​en luid "Hallo" praten. Dan Als gevolg van de weerkaatsing van geluid in een groot gebied en door het harde oppervlak, hoor je het woord hallo herhaaldelijk zoals "Hallo", ....."Hallo", ....."Hallo". Het geluid gaat de kamer in en wordt door de muren weerkaatst naar je oren. Hoe meer tijd het duurt voordat het geluid uw oor bereikt, hoe storender het wordt.

Je hebt dit misschien gedaan terwijl je op vakantie was in een heuvelstation door je naam in de heuvels te schreeuwen. Het is je misschien opgevallen dat echo ook optreedt tijdens de overspraak in de telefoongesprekken.

galm:

Wanneer de afstand tussen de bron van het geluid en het reflecterende oppervlak erg klein is, wordt het oorspronkelijke geluid vermengd met het gereflecteerde geluid. Door het overlappen van verschillende geluiden ontstaat het aanhoudende of continue geluid. Dit wordt galm genoemd.

Je hebt deze misschien gehoord als je in een enorme koepel, auditorium of zaal hebt gesproken. Door de verschillende weerkaatsingen van geluid op dit soort locaties vermengen de weerkaatste geluiden zich vaak met het oorspronkelijke geluid. Vaak moet je het nagalmeffect horen als deze reflecties binnen 50 milliseconden of 0.05 seconden plaatsvinden.

Toepassingen van de weerkaatsing van geluid:

De eigenschap van het te weerkaatsen geluid wordt gebruikt om ons leven gemakkelijker te maken. Hieronder volgen de toepassingen van de weerkaatsing van geluid:

  1. Stethoscoop: De stethoscoop die door artsen wordt gebruikt, werkt volgens de theorie van de weerkaatsing van geluid. De dokter gebruikt het om naar de hartslag van de patiënt te luisteren. Door verschillende weerkaatsingen van het geluid in de stethoscoop is de hartslag van de patiënt duidelijk hoorbaar voor de arts.
  1. Hoorapparaat: Een ander medisch apparaat dat gebruik maakt van het principe van weerkaatsing van geluid, is het hoortoestel. Mensen die slechthorend zijn, gebruiken dit apparaat. Geluid wordt in dat apparaat in een smaller gebied gereflecteerd, zodat het met een hoge intensiteit naar de oren kan worden gericht.
  2. Sonar: Ja, de theorie van geluidsreflectie is ook van toepassing op sonar. Het apparaat dat het reflecterende signaal gebruikt om de afstand en snelheid van onderwaterobjecten te berekenen, wordt een sonar genoemd. Het wordt gebruikt in schepen om eventuele bedreigingen voor het schip te identificeren om tragische ongelukken zoals de Titanic te voorkomen. De marine gebruikt het ook om mijnen en onderzeeërs te vinden.
  3. Klankbord: Soundboards zijn simpelweg gebogen oppervlakken die zo zijn gepositioneerd dat de bron van het geluid in beeld blijft. Ze weerkaatsen de geluidsgolven gelijkmatig door de kamer of het auditorium. Als gevolg hiervan verbetert het gebruik van een klankbord de geluidskwaliteit.
  4. Megafoon: Meerdere reflecties worden ook gebruikt in een megafoon. Het heeft een trechterachtige vorm. Als gevolg hiervan, wanneer geluid wordt geproduceerd in de trechter van de megafoon, worden de golven vele malen gereflecteerd voordat ze langs het pad gaan dat naar de opening van de trechter leidt. Als gevolg hiervan neemt de amplitude van het geluid aan het begin toe.

We hopen dat dit artikel u op een nuttige manier alle informatie heeft gegeven die u moet weten over de weerkaatsing van geluidsgolven. Bezoek onze website om meer wetenschappelijke artikelen zoals deze te lezen.

Alpa P. Rajai

Ik ben Alpa Rajai, heb mijn master in de wetenschap afgerond met specialisatie in natuurkunde. Ik ben erg enthousiast over het schrijven over mijn begrip van geavanceerde wetenschap. Ik verzeker u dat mijn woorden en methoden lezers zullen helpen hun twijfels te begrijpen en duidelijk te maken waarnaar ze op zoek zijn. Naast natuurkunde ben ik een getrainde Kathak-danser en ook schrijf ik mijn gevoel soms in de vorm van poëzie. Ik blijf mezelf updaten in natuurkunde en wat ik ook begrijp, ik vereenvoudig hetzelfde en houd het duidelijk, zodat het duidelijk aan de lezers wordt geleverd. U kunt mij ook bereiken op: https://www.linkedin.com/in/alpa-rajai-858077202/

Recente Nieuws