Дифракция звука

Дифракцией звуковых волн называется огибание ими препятствий. Объяснить дифракцию можно на основе принципа Гюйгенса. Согласно этому принципу каждую точку среды, в которую проникла звуковая волна, можно считать источником вторичных волн. Поэтому на краю огибаемого звуком тела образуется вторичный источник, от которого распространяется звуковая волна, проникаемая в область акустической тени (рис. 10.9).

Рис. 10.9. Схема образования звуковой тени:

1 - препятствие; 2 - звуковая тень; 3 - источник звука; 4 - точка наблюдения

Размер зоны тени зависит от соотношения длины звуковой волны X и размеров препятствия: чем больше X, тем меньше область тени за препятствием. Эта картина иллюстрируется на рис. 10.10, а и в.

Рис. 10.10. Дифракция звуковых волн на препятствиях («, в), щелях и отверстиях различных размеров (б, г)

Размер области тени за препятствием с поперечным размером D можно вычислить по формуле

D² D²f

• (10.28)
• 42 ” 4с ’

Пример. Пусть размер препятствия 10 м. Тогда длина звуковой тени для волны с частотой 100 Гц (X = 3,4м) определяется так: /_т = 10²(43,4) ~ 7м.

Дифракция приводит к тому, что прохождение звука через отверстия меньше, чем через щели, при их одинаковой площади (рис. 10.10, б и г).

Если размеры отверстия D сравнимы с длиной звуковой волны X, то излучение локализуется в узкий пучок, если же меньше (D < X), то излучение в полупространство за препятствием будет ненаправленным. Эти явления иногда приходится учитывать при разработке конструкций шумозащиты.

Контрольные вопросы

• 1. Назовите три аспекта воздействия шума на человека и поясните их суть.
• 2. Что такое звук, звуковое поле, воздушный и структурный звук?
• 3. Какие виды источников существуют?
• 4. Как связан вид звуковой волны с расстоянием от точки приема до источника?
• 5. Как определяется собственная частота колебаний воздушного объема замкнутого помещения?
• 6. Чем характеризуется диффузное акустическое поле?
• 7. Объясните суть волновой и геометрической акустики.
• 8. Как определяются коэффициенты звукопроводности, звукопоглощения и звукоизоляции?
• 9. Что такое интерференция и дифракция звука?