GELUIDBREKING
na het lezen van deze sectie kunt u het volgende doen::
- definieer geluid breking en waarom het optreedt.
- beschrijf wat er gebeurt wanneer een geluidsgolf de kritische hoek bereikt.
Klik hier om een JavaScript-toepassing voor Snells Law uit te voeren.
vragen
- wat gebeurt er met geluid dat in een materiaal beweegt wanneer het een ander materiaal binnengaat onder een hoek die normaal is ten opzichte van het oppervlak tussen de twee materialen (90 graden ten opzichte van het oppervlak)?
- wat gebeurt er met geluid dat in een materiaal reist wanneer het een ander materiaal binnendringt onder een andere hoek dan normaal ten opzichte van het oppervlak tussen de twee materialen?
- Wat gebeurt er met het geluid als de invallende hoek evenwijdig aan het oppervlak nadert?
geluid dat tussen materialen reist
onthoud dat geluid in sommige materialen sneller reist dan in andere. Geluidsgolven reizen in rechte lijnen naar buiten vanaf hun bron tot iets hun pad verstoort. Wanneer geluid verandert mediums (komt in een ander materiaal) onder een andere hoek dan 90 graden, wordt het gebogen van zijn oorspronkelijke richting. Deze verandering in richtingshoek wordt breking genoemd. Vanwege de hoek komt een deel van de Golf eerst het nieuwe medium binnen en verandert de snelheid. Het verschil in snelheid zorgt ervoor dat de Golf buigt. De geluidssnelheid in elk materiaal wordt bepaald door de materiaaleigenschappen (elastische modulus en dichtheid) voor dat materiaal.
in de animatie hieronder wordt een reeks vlakke golven getoond die in één materiaal reizen en een tweede materiaal binnendringen met een hogere akoestische snelheid. Daarom, wanneer de Golf de interface tussen deze twee materialen tegenkomt, beweegt het deel van de golf in het tweede materiaal sneller dan het deel van de golf in het eerste materiaal. Het is te zien dat dit de Golf doet buigen.
de brekingshoek hangt af van de hoek die de golven hebben wanneer ze het nieuwe medium binnenkomen en de snelheid van de golven in de twee materialen. De wet van Snell beschrijft de relatie tussen de hoeken en de snelheden van de golven. De wet van Snell stelt de verhouding van de materiaalsnelheden V1 en V2 gelijk aan de verhouding van de sinus van incident (Q1) en gebroken (Q2) hoeken, zoals weergegeven in het applet hierboven en in de volgende vergelijking.
 |
waarbij: VL1 de lengtegolfsnelheid in materiaal 1 is. VL2 is de longitudinale golfsnelheid in materiaal 2. |
opgemerkt moet worden dat slechts een deel van het geluid het tweede medium binnenkomt. Een deel van het geluid wordt ook terug gereflecteerd in het eerste medium. De hoek die de invallende golf maakt met een lijn normaal naar de interface is gelijk aan de hoek die de gereflecteerde golf maakt naar dezelfde normale lijn. Ook moet worden opgemerkt dat wanneer de hoek van de invallende golf een voldoende grote hoek bereikt, de geluidsgolf niet langer het tweede materiaal binnengaat, maar in plaats daarvan de golf langs de interface tussen de twee materialen loopt. De hoek waar dit gebeurt wordt de kritische hoek genoemd.