Dyfrakcja dźwięku, co jest, przykłady, aplikacje

dyfrakcja dźwięk Jest to właściwość, że fale muszą zgiąć na krawędziach przeszkód lub otworów wielkości równych lub mniej niż ich długość fali i kontynuować rozprzestrzenianie się. Czyniąc to, zniekształcają się i o ile mniejsze jest otwarcie, przez które przechodzą, tym większe będzie zniekształcenie.

Ta właściwość jest łatwa do sprawdzenia za pomocą wiadra falowego, która składa się z tacki pełnej wody i źródła, które generuje fale umieszczone na jednym końcu. Źródło może być tak proste jak żywy metalowy pasek.

Rysunek 1. Wzory dyfrakcji fali. Źródło: Stiller Beobachter z Ansbach, Niemcy [CC do 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/2.0)]

Gdy źródło jest aktywowane, generuje się czołówka falowa, która porusza. Fale zostaną naprawione, aby przezwyciężyć otwór i podążać ich drogą, ale ich kształt zmieni się w zależności od rozmiaru szczelin.

Poniższy obraz pokazuje ten sam front fali przechodzący przez dwa różne otwory.

Rysunek 2. Jeśli otwarcie jest małe, fale doświadczają większej dyfrakcji. Źródło: Jimregan w IN.Wikibooks [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/]]

Gdy otwór jest zmniejszony, fala znacznie się rozszerza i zakrzywiła. Z drugiej strony, jeśli otwarcie jest większe, odkształcenie odczuwane przez falę jest znacznie niższe. Fala nadal się rozwija, ale nie rozciąga się ani nie rozciąga się.

[TOC]

Przykłady

Wspomniane fale utworzyły się w wodzie prostej tacy. Na znacznie większą skalę dyfrakcja fal wokół wysp na rycinie 1, ponieważ odległość między nimi jest rzędu długości fali tej samej. Jest to kluczem do zrozumienia zjawiska dyfrakcji.

Jak występuje w oceanie, dźwięk i światło również doświadczają dyfrakcji, chociaż oczywiście światło wymaga znacznie mniejszych otworów, ponieważ długości fali światła widzialnego wynoszą od 400 do 700 nanometrów lub metra metra.

Może ci służyć: presja bezwzględna: wzór, sposób obliczania, przykłady, ćwiczenia

Na przykład bardzo małe cząstki atmosfery działają jako przeszkoda dla światła do dyfrakcji, powodując pierścienie wokół bardzo jasnych przedmiotów, takich jak światło i słońce.

Zamiast tego fale dźwiękowe są ułatwione, ponieważ ich długość fali jest kolejnością liczników, więc wystarczy otwory o rozmiarach drzwi i okien.

Dyfrakcja jest unikalną właściwością fal. Wyobraź sobie przez chwilę, że zamiast wody był to strumień kulbaków, co wydarzyło się przez otwory.

Strumień marmurów będzie kontynuował poruszanie się w linii prostej, zamiast natychmiast rozpraszać się w dostępnej przestrzeni, podobnie jak fale. Zdecydowanie cząstki materiałowe na poziomie makroskopowym nie doświadczają dyfrakcji, ale elektrony, wciąż posiadające masę, mogą to zrobić.

Dlatego każde zjawisko fizyczne, które przejawia się poprzez dyfrakcję musi być typem pofalurowym. Pozostałe dwie charakterystyczne właściwości to zakłócenia i polaryzacja, ponieważ refrakcja i odbicie mają zastosowanie w równym stopniu do cząstek materii.

Docenianie dyfrakcji dźwiękowej

Osoba może rozmawiać z inną, nawet jeśli jest pokój pomiędzy nimi i możemy słuchać muzyki i głosów z innych miejsc, ponieważ długości fali dźwiękowej są porównywalne lub większe niż obiekty codzienne.

Kiedy jesteś w pokoju sąsiadującym z innym, w którym brzmi muzyka, najpoważniejsze tony są lepsze. Wynika to z faktu, że mają dłuższe długości fali niż te ostre, mniej więcej wymiary drzwi i okien, więc nie mają w nich niedogodności w dyfrakcji, patrz następujący rysunek.

Rysunek 3. Dla tego samego otworu fale, których długość fali jest porównywalna pod względem wielkości, są bardziej dyfrakcyjne. Źródło: Self Made.

Dyfrakcja pozwala również na usłyszenie głosów ludzi przed ich zobaczeniem i potknięciem się.

Może ci służyć: zasada prawej ręki

Dźwięk jest również odbijany całkiem dobrze na ścianach, więc obie właściwości są łączone, aby podwójny dźwięk narożników.

Dźwięk grzmotu w odległości pozwala odróżnić odległe od najbliższych, ponieważ te ostatnie są postrzegane chrupiące i suche, bardziej podobne do kliknięć i mniej dudni, ponieważ wysokie częstotliwości (najbardziej ostre dźwięki) są nadal obecne.

Z drugiej strony odległy grzmot i są poważniejsze, dzięki niskim częstotliwościom o długich długościach fali są w stanie uniknąć przeszkód i podróżować dalej. Najbardziej ostre komponenty są tracone po drodze, ponieważ ich długość fali jest mniejsza.

Aplikacje

Dyfrakcja fali radiowej

Z pewnością zauważyłeś podczas jazdy po mieście lub przez górzyste obszary, że odbiór niektórych stacji radiowych jest wyblakła lub traci jakość, aby ponownie pojawił się.

Fale radiowe mogą się poruszać z powodu dużych odległości, ale doświadczają również dyfrakcji, gdy znajdują budynki w mieście lub inne przeszkody, takie jak wzgórza i góry.

Na szczęście dzięki dyfrakcji mogą zaoszczędzić te przeszkody, szczególnie jeśli długość fali jest porównywalna z ich rozmiarem. Większa długość fali, fala częściej będzie w stanie pokonać przeszkodę i podążać jej ścieżką.

Według zespołu, w którym tak jest, stacja może mieć lepszy odbiór niż inny. Wszystko zależy od długości fali, która jest związana z częstotliwością i prędkością, taką jak:

C = λ.F

W tym równaniu C To prędkość, λ jest długością fali i F Jest to częstotliwość. Fale elektromagnetyczne poruszają się o około 300.000 km/s prędkość światła w próżni.

Lepsze recepcje

Tak że stacje w paśmie AM, których częstotliwości znajdują się w zakresie 525-1610 kHz, częściej doświadczają dyfrakcji niż w zakresie FM z 88-108 MHz.

Może ci służyć: obciążenia martwe: charakterystyka, obliczenia, przykłady

Proste obliczenia z poprzednim równaniem pokazują, że długości fali AM wynoszą od 186 do 571 m, podczas gdy dla stacji FM długości te wynoszą od 2.8 i 3.4 m. Długości fali stacji FM są bliższe rozmiarowi przeszkód, takich jak budynki i góry.

Dyfrakcja lekka

Kiedy światło przechodzi przez wąską szczelinę, zamiast obserwować po drugiej stronie cały oświecony region, widać charakterystyczny wzór złożony z czystego centralnego obszaru, otoczonego ciemnymi pasmami naprzemiennymi z opasami światła węższy.

W laboratorium bardzo dobrze wyróżniony stary liść brzytwy i wiązka monochromatycznego światła z lasera pozwalają docenić ten wzór dyfrakcji, który można analizować za pomocą oprogramowania do obrazu.

Światło doświadcza również dyfrakcji, gdy przekracza wiele otworów. Urządzenie, które jest używane do analizy zachowania światła podczas tego, jest siatka dyfrakcyjna, która składa się z wielu równie oddzielonych równoległych szczelin.

Siatka dyfrakcyjna jest wykorzystywana w spektroskopii atomowej do analizy światła z atomów, a także podstawa tworzenia hologramów, takich jak te znalezione w kartach kredytowych.

Bibliografia

1. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall. 313-314.
2. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7th. Wyd. Cengage Learning. 1077-1086.
3. Tippens, s. 1. 2011. Fizyka: koncepcje i zastosowania. 7. edycja. McGraw Hill. 441-463.
4. Wilson, J. 2011. Fizyka 12. Edukacja Pearsona. 250-257
5. Wikipedia. Dyfrakcja. Odzyskane z: w.Wikipedia.org.