- เสียง
- ตัวอย่างการเลี้ยวเบนของเสียง
- ประตูเปิดของหอประชุม
- หลังกล่องลำโพง
- วงดนตรีของนักดนตรีในถนน
- สัตว์ที่ใช้ความถี่ต่ำ
- การใช้การเลี้ยวเบนของเสียง
- เพิ่มพื้นที่การได้ยิน
- อ้างอิง
เสียงเลนส์เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเส้นโค้งเสียงและสหภาพแรงงานรอบการเปิดหรืออุปสรรค เป็นเรื่องธรรมดาสำหรับทุกคลื่น: เมื่อคลื่นเสียงถึงช่องเปิดหรือสิ่งกีดขวางจุดของระนาบจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดและปล่อยคลื่นอื่น ๆ ที่หักเหออกไป
เสียงเป็นคลื่นความดันที่เคลื่อนที่ผ่านอากาศและผ่านน้ำและของแข็งได้อย่างแม่นยำ ซึ่งแตกต่างจากแสงซึ่งเป็นคลื่นเช่นกันเสียงไม่สามารถแพร่กระจายผ่านสุญญากาศได้ นี่เป็นเพราะแสงทำงานแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง - เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
รูปที่ 1. คลื่นระนาบตกกระทบบนร่องและการเบี่ยงเบน ที่มา: pixabay
กุญแจสำคัญในปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนคือขนาดของสิ่งกีดขวางที่สัมพันธ์กับความยาวคลื่น: การเลี้ยวเบนจะรุนแรงมากขึ้นเมื่อสิ่งกีดขวางมีขนาดเทียบได้กับความยาวคลื่น
ในเสียงความยาวคลื่นอยู่ในลำดับของเมตรในขณะที่ความยาวคลื่นของแสงอยู่ในลำดับหลายร้อยนาโนเมตร ในขณะที่เสียงมีขนาดเท่ามนุษย์แสงก็มีระดับจุลภาค
ความแตกต่างอย่างมากในระดับความยาวคลื่นระหว่างเสียงและแสงนี้อยู่เบื้องหลังการที่เราสามารถฟังการสนทนารอบ ๆ มุมโดยไม่สามารถสังเกตผู้ที่กำลังสนทนาได้
และก็คือเสียงสามารถโค้งไปรอบ ๆ มุมได้ในขณะที่แสงยังคงตรงไป ปรากฏการณ์ความโค้งในการแพร่กระจายของคลื่นเสียงคือการเลี้ยวเบนของเสียงอย่างแม่นยำ
เสียง
เสียงถูกเข้าใจว่าเป็นคลื่นความดันที่เดินทางผ่านอากาศและรวมอยู่ในช่วงที่ได้ยิน
ช่วงเสียงที่ได้ยินถึงหูของมนุษย์อายุน้อยที่มีความบกพร่องทางการได้ยินอยู่ระหว่าง 20 Hz ถึง 20,000 Hz ช่วงนี้มีแนวโน้มที่จะแคบลงตามอายุ
โทนเสียงต่ำหรือความถี่อยู่ระหว่าง 20 Hz ถึง 256 Hz เสียงกลางระหว่าง 256 Hz ถึง 2000 Hz และเสียงสูงคือช่วง 2 kHz ถึง 20 kHz
ความเร็วของเสียงในอากาศที่ความดันบรรยากาศ 1 atm และ0º C คือ 331 m / s ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว v ของการแพร่กระจายของคลื่นที่มีความยาวคลื่นλและความถี่ f มีดังต่อไปนี้:
v = λ⋅f
จากความสัมพันธ์นี้เราพบว่าความยาวคลื่นมีช่วงต่อไปนี้:
- โทนเสียงต่ำ: 16.5 ม. ถึง 1.3 ม.
- เสียงกลาง: 130 ซม. ถึง 17 ซม.
- เสียงสูง: 17 ซม. ถึง 1.7 ซม.
ตัวอย่างการเลี้ยวเบนของเสียง
ประตูเปิดของหอประชุม
หอประชุมหรือห้องแสดงคอนเสิร์ตโดยทั่วไปเป็นพื้นที่ปิดที่มีผนังดูดซับเสียงป้องกันการสะท้อนกลับ
อย่างไรก็ตามหากประตูหอประชุมเปิดอยู่คอนเสิร์ตก็สามารถได้ยินได้โดยไม่มีปัญหาแม้ว่าวงออเคสตราจะอยู่ห่างจากสายตาก็ตาม
หากคุณอยู่หน้าประตูคุณจะได้ยินเสียงเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตามหากอยู่ทางด้านข้างจะได้ยินเสียงเบสในขณะที่เสียงแหลมจะไม่ได้ยิน
เสียงเบสมีความยาวคลื่นยาวดังนั้นจึงสามารถล้อมรอบประตูและได้ยินด้านหลัง ทั้งหมดเกิดจากปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน
หลังกล่องลำโพง
ลำโพงหรือลำโพงจะปล่อยความยาวคลื่นที่หลากหลาย กล่องลำโพงนั้นเป็นอุปสรรคที่ทำให้เงาเสียงอยู่ข้างหลัง
เงาเสียงนี้ชัดเจนสำหรับความถี่สูงซึ่งไม่สามารถได้ยินด้านหลังลำโพงในขณะที่เสียงเบสและเสียงกลางจะได้ยินเพราะมันพลิกตัวเครื่อง
การทดลองข้างต้นทำงานได้ดีที่สุดในพื้นที่เปิดโล่งเนื่องจากต้องคำนึงถึงว่าเสียงสามารถสะท้อนออกจากผนังและวัตถุอื่น ๆ ทำให้ได้ยินทุกโทนเสียงแม้อยู่ด้านหลังกล่องลำโพง
วงดนตรีของนักดนตรีในถนน
สามารถได้ยินวงดนตรีของนักดนตรีที่เล่นอยู่บนถนนจากทางแยกที่มองไม่เห็นศิลปิน
เหตุผลดังที่เราได้กล่าวไปแล้วก็คือทิศทางของเสียงสามารถโค้งงอและข้ามมุมได้ในขณะที่แสงเดินทางเป็นเส้นตรง
อย่างไรก็ตามผลกระทบนี้ไม่เหมือนกันสำหรับความยาวคลื่นทั้งหมด คลื่นยาวจะหักเหหรือมากกว่าความยาวคลื่นสั้นเป็นสองเท่า
ด้วยเหตุนี้ในถนนตามขวางซึ่งไม่สามารถมองเห็นนักดนตรีได้จึงไม่สามารถได้ยินเสียงเครื่องดนตรีเฉียบพลันเช่นทรัมเป็ตและไวโอลินได้ดีในขณะที่กลองและกลองเบสจะได้ยินชัดเจนกว่า
รูปที่ 2. การเลี้ยวเบนของเสียงในถนน ที่มา: self made
นอกจากนี้เสียงต่ำที่มีความยาวคลื่นยาวจะลดทอนระยะทางน้อยกว่าเสียงความถี่สูงที่มีความยาวคลื่นสั้น
สัตว์ที่ใช้ความถี่ต่ำ
ช้างจะปล่อยคลื่นอินฟราซาวด์ความยาวคลื่นที่มีความถี่ต่ำมากเพื่อสื่อสารกับเพื่อนในระยะทางไกล ปลาวาฬก็ทำเช่นกันซึ่งยังช่วยให้สามารถสื่อสารได้ดีในระยะไกล
การใช้การเลี้ยวเบนของเสียง
เพิ่มพื้นที่การได้ยิน
เพื่อให้ลำโพงมีพื้นที่รับฟังขนาดใหญ่ความกว้างของลำโพงจะต้องน้อยกว่าความยาวคลื่นของเสียงที่เปล่งออกมา
มีการออกแบบแตรเฉพาะที่ใช้ประโยชน์จากการเลี้ยวเบนของเสียงนั่นคือแตรกระจาย
โดยทั่วไปเชื่อกันว่ายิ่งไดอะแฟรมของแตรมีขนาดใหญ่เท่าใดก็จะยิ่งครอบคลุมพื้นที่มากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามในฮอร์นกระจายไดอะแฟรมมีขนาดเล็กและรูปร่างเป็นสิ่งที่ทำให้เสียงขยายโดยใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของเสียง
รูปร่างของแตรเป็นเหมือนปากสี่เหลี่ยมหรือแตรที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา
การติดตั้งลำโพงประเภทนี้ที่ถูกต้องจะทำโดยให้ด้านสั้นของปากรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าในแนวนอนและด้านยาวในแนวตั้ง ด้วยวิธีนี้การครอบคลุมแนวนอนและทิศทางของเสียงที่ขนานกับพื้นจะได้ความกว้างมากขึ้น
อ้างอิง
- ฟิสิกส์ / อะคูสติก / การขยายพันธุ์ของเสียง สืบค้นจาก: es.wikibooks.org
- Construpedia การเลี้ยวเบนของเสียง ดึงมาจาก: construmatica.com
- การเลี้ยวเบน (เสียง) สืบค้นจาก: esacademic.com
- ห้องเรียนฟิสิกส์ การเลี้ยวเบนของคลื่นเสียง สืบค้นจาก: Physicsclassroom.com
- วิกิพีเดีย การเลี้ยวเบน (เสียง) กู้คืนจาก wikipedia.com