refrakcja dźwięku
po przeczytaniu tej sekcji będziesz mógł wykonać następujące czynności:
- Zdefiniuj załamanie dźwięku i dlaczego ono występuje.
- opisz, co dzieje się, gdy fala dźwiękowa osiągnie kąt krytyczny.
Kliknij tutaj, aby uruchomić aplikację JavaScript dla prawa Snells.
pytania
- co się dzieje z dźwiękiem poruszającym się w jednym materiale, gdy wchodzi on w inny materiał pod kątem normalnym do powierzchni między dwoma materiałami (90 stopni do powierzchni)?
- co się dzieje z dźwiękiem poruszającym się w jednym materiale, gdy wchodzi on w inny materiał pod innym kątem niż normalny do powierzchni między tymi dwoma materiałami?
- co dzieje się z dźwiękiem, gdy kąt padania zbliża się do powierzchni?
dźwięk przemieszczający się między materiałami
pamiętaj, że dźwięk podróżuje szybciej w niektórych materiałach niż w innych. Fale dźwiękowe przemieszczają się w linii prostej Na Zewnątrz od źródła, aż coś zakłóca ich ścieżkę. Gdy dźwięk zmienia medium (wchodzi w inny materiał) pod innym kątem niż 90 stopni, jest wygięty od pierwotnego kierunku. Ta zmiana kąta kierunku nazywana jest załamaniem. Ze względu na kąt, część fali wpłynie najpierw do nowego medium i zmieni prędkość. Różnica prędkości powoduje, że fala się wygina. Prędkość dźwięku w każdym materiale jest określona przez właściwości materiału (moduł sprężystości i gęstość) dla tego materiału.
w poniższej animacji pokazano serię fal płaskich poruszających się w jednym materiale i wchodzących w drugi materiał o wyższej prędkości akustycznej. Dlatego, gdy fala napotka interfejs między tymi dwoma materiałami, część fali w drugim materiale porusza się szybciej niż część fali w pierwszym materiale. Widać, że powoduje to wygięcie fali.
kąt załamania zależy od kąta, który fale mają, gdy wchodzą w nowe medium i prędkości fal w obu materiałach. Prawo Snella opisuje zależność między kątami a prędkościami fal. Prawo Snella zrównuje stosunek prędkości materialnych V1 i V2 do stosunku sinusów kątów padania (Q1) i załamania (Q2), jak pokazano w powyższym przykładzie i w następującym równaniu.
 |
gdzie: VL1 to prędkość fali podłużnej w materiale 1. VL2 to prędkość fali podłużnej w materiale 2. |
należy zauważyć, że tylko część dźwięku wchodzi do drugiego medium. Część dźwięku jest również odbijana z powrotem do pierwszego medium. Kąt, który fala padająca tworzy z linią normalną do interfejsu, jest równy kątowi, który odbita fala tworzy do tej samej linii normalnej. Należy również zauważyć, że gdy kąt fali padającej osiągnie wystarczająco duży kąt, fala dźwiękowa nie wchodzi już do drugiego materiału, ale zamiast tego fala biegnie wzdłuż interfejsu między dwoma materiałami. Kąt, w którym to występuje, nazywany jest kątem krytycznym.