äänen taittuminen
tämän kohdan luettuasi voit tehdä seuraavaa:
- Määrittele äänen taittuminen ja miksi se tapahtuu.
- kuvaile, mitä tapahtuu, kun ääniaalto saavuttaa kriittisen kulman.
Klikkaa tästä suorittaaksesi JavaScript-sovelluksen Snellsin lakiin.
kysymykset
- mitä tapahtuu äänelle, joka kulkee yhdessä materiaalissa, kun se tulee toiseen materiaaliin normaalin pinnan kulmassa näiden kahden materiaalin välillä (90 astetta pintaan)?
- mitä tapahtuu äänelle, joka kulkee yhdessä materiaalissa, kun se tulee toiseen materiaaliin muusta kuin normaalista kulmasta pintaan näiden kahden materiaalin välillä?
- mitä tapahtuu äänelle kohtauskulman lähestyessä ollen yhdensuuntainen pinnan kanssa?
ääni kulkee materiaalien välillä
muista, että ääni kulkee joissakin materiaaleissa nopeammin kuin toisissa. Ääniaallot kulkevat lähteeltään suorina, kunnes jokin häiritsee niiden kulkua. Kun ääni muuttuu mediums (tulee eri materiaalia) kulmassa muu, että 90 astetta, se on taivutettu alkuperäisestä suunnastaan. Tätä suuntakulman muutosta kutsutaan taittumiseksi. Kulman vuoksi osa aallosta siirtyy ensin uuteen väliaineeseen ja muuttaa nopeutta. Nopeusero saa aallon taipumaan. Äänen nopeus kussakin materiaalissa määräytyy materiaalin ominaisuuksien (kimmokerroin ja tiheys) perusteella.
alla olevassa animaatiossa esitetään sarja tasoaaltoja, jotka kulkevat yhdessä materiaalissa ja siirtyvät toiseen materiaaliin, jolla on suurempi akustinen nopeus. Siksi aallon kohdatessa näiden kahden materiaalin rajapinnan, aallon osa toisessa materiaalissa liikkuu nopeammin kuin aallon osa ensimmäisessä materiaalissa. Voidaan nähdä, että tämä saa aallon taipumaan.
taittokulma riippuu aalloilla olevasta kulmasta, kun ne saapuvat uuteen väliaineeseen, sekä aaltojen nopeuksista näissä kahdessa materiaalissa. Snellin laki kuvaa aaltojen Kulmien ja nopeuksien suhdetta. Snellin laki rinnastaa materiaalinopeuksien V1 ja V2 suhteen Sine: n tapahtumakulmien (Q1) ja taittuneiden kulmien (Q2) suhteeseen, kuten yllä olevasta sovelmasta ja seuraavasta yhtälöstä ilmenee.
 |
missä: VL1 on pitkittäisaaltonopeus materiaalissa 1. VL2 on materiaalin Pitkittäinen aaltonopeus 2. |
on huomattava, että vain osa äänestä tulee toiseen väliaineeseen. Osa äänestä heijastuu myös takaisin ensimmäiseen väliaineeseen. Kulma, jonka tapaus Aalto tekee linjan kanssa normaali rajapinta on yhtä suuri kuin kulma, joka heijastunut aalto tekee saman normaalin linjan. On myös huomattava, että kun kohtausaallon kulma saavuttaa riittävän suuren kulman, ääniaalto ei enää tule toiseen materiaaliin, vaan aalto kulkee näiden kahden materiaalin rajapintaa pitkin. Kulmaa, jossa tämä tapahtuu, kutsutaan kriittiseksi kulmaksi.