अडथळ्यांमधून आणि दोन माध्यमांच्या सीमेवर आवाजाचे प्रतिबिंब. खोली ध्वनिशास्त्र

ध्वनी प्रतिबिंब- दोन लवचिक माध्यमांमधील इंटरफेसवर जेव्हा ध्वनी लहरी येते तेव्हा उद्भवणारी घटना आणि ज्या माध्यमातून घटना लहर आली त्याच माध्यमात इंटरफेसमधून प्रसारित होणाऱ्या तरंगांची निर्मिती असते. एक नियम म्हणून, O. z. दुस-या माध्यमात अपवर्तित लहरींच्या निर्मितीसह. O. z चे एक विशेष प्रकरण. - मुक्त पृष्ठभागावरून प्रतिबिंब. सामान्यत: सपाट इंटरफेसवर प्रतिबिंब मानले जाते, परंतु आम्ही O.Z बद्दल बोलू शकतो. अनियंत्रित आकाराच्या अडथळ्यांमधून, जर अडथळ्याचा आकार ध्वनी लहरीच्या लांबीपेक्षा लक्षणीय असेल. अन्यथा आहे आवाज विखुरणेकिंवा ध्वनी विवर्तन.
घटना लहरीमुळे माध्यमांमधील इंटरफेसची हालचाल होते, परिणामी परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी उद्भवतात. त्यांची रचना आणि तीव्रता अशी असावी की इंटरफेसच्या दोन्ही बाजूंना इंटरफेसवर कार्य करणारे कण वेग आणि लवचिक ताण समान असतील. मुक्त पृष्ठभागावरील सीमा परिस्थिती या पृष्ठभागावर कार्य करणाऱ्या शून्य लवचिक ताणांच्या समान आहे.
परावर्तित लहरींमध्ये घटना लहरीसारखेच ध्रुवीकरण असू शकते किंवा त्यांचे ध्रुवीकरण वेगळे असू शकते. नंतरच्या प्रकरणात, ते परावर्तन किंवा अपवर्तन दरम्यान मोडच्या परिवर्तन किंवा रूपांतरणाबद्दल बोलतात. जेव्हा द्रवामध्ये प्रसारित होणारी ध्वनी लहरी परावर्तित होते तेव्हाच कोणतेही रूपांतरण होत नाही, कारण द्रव माध्यमात फक्त अनुदैर्ध्य लहरी अस्तित्वात असतात. जेव्हा ध्वनी लहरी घन पदार्थांमधील इंटरफेसमधून जातात, तेव्हा नियमानुसार, अनुदैर्ध्य आणि आडवा परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी तयार होतात. O. z चे जटिल स्वरूप. क्रिस्टलीय सीमेवर घडते. वातावरण जेथे, सामान्य परिस्थितीत, तीन वेगवेगळ्या प्रकारच्या परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी उद्भवतात. ध्रुवीकरण
विमान लहरींचे प्रतिबिंब. समतल लहरींच्या परावर्तनाद्वारे एक विशेष भूमिका बजावली जाते, कारण समतल लहरी, जेव्हा परावर्तित होतात आणि अपवर्तित होतात तेव्हा समतल राहतात आणि अनियंत्रित आकाराच्या लहरींचे प्रतिबिंब समतल लहरींच्या संचाचे प्रतिबिंब मानले जाऊ शकते. निर्माण होणाऱ्या परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींची संख्या माध्यमांच्या लवचिक गुणधर्मांच्या स्वरूपावर आणि ध्वनिकांच्या संख्येने निर्धारित केली जाते. त्यांच्यामध्ये अस्तित्वात असलेल्या शाखा. सीमा परिस्थितीमुळे, घटनेच्या वेव्ह वेक्टरच्या इंटरफेस प्लेनवरील प्रक्षेपण, परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी एकमेकांच्या समान असतात (चित्र 1).

तांदूळ. 1. सपाट इंटरफेसवर सपाट ध्वनी लहरींचे परावर्तन आणि अपवर्तन योजना.

येथून क्रिमियानुसार परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या नियमांचे पालन करा: 1) घटनेचे वेव्ह वेक्टर k i, परावर्तित k आरआणि अपवर्तित k टलाटा आणि सामान्य NN"इंटरफेसमध्ये ते एकाच विमानात (घटनेचे विमान); 2) परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या घटनांच्या कोनांच्या साइन्सचे फेज वेगाचे गुणोत्तर c i, आणि संबंधित लाटा एकमेकांच्या समान आहेत:
(निर्देशांक आणि परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींचे ध्रुवीकरण सूचित करतात). समस्थानिक माध्यमांमध्ये, जेथे वेव्ह वेक्टरच्या दिशा ध्वनी किरणांच्या दिशानिर्देशांशी जुळतात, तेथे परावर्तन आणि अपवर्तनाचे नियम स्नेलच्या नियमाचे परिचित स्वरूप धारण करतात. एनिसोट्रॉपिक माध्यमांमध्ये, परावर्तनाचे नियम केवळ लहरी सामान्यांच्या दिशा ठरवतात; अपवर्तित किंवा परावर्तित किरणांचा प्रसार कसा होईल हे या सामान्यांशी संबंधित रेडियल वेगाच्या दिशेवर अवलंबून असते.
घटनांच्या पुरेशा लहान कोनात, सर्व परावर्तित आणि अपवर्तित लाटा या समतल लहरी असतात ज्या इंटरफेसमधून घटना किरणोत्सर्गाची ऊर्जा वाहून नेतात. तथापि, जर k-l साठी गती. अपवर्तित तरंगाचा वेग c iघटना लहर, नंतर तथाकथित पेक्षा मोठ्या घटनांच्या कोनांसाठी. गंभीर angle = arcsin, संबंधित अपवर्तित तरंगाच्या वेव्ह वेक्टरचा सामान्य घटक काल्पनिक बनतो आणि प्रसारित तरंग स्वतःच इंटरफेसच्या बाजूने चालत असलेल्या एक असंसमान लहरीमध्ये बदलते आणि माध्यमात वेगाने कमी होत जाते. 2 . तथापि, इंटरफेसवर गंभीर कोनापेक्षा मोठ्या कोनात तरंगाची घटना पूर्ण प्रतिबिंबित होऊ शकत नाही, कारण घटना किरणोत्सर्गाची ऊर्जा वेगळ्या ध्रुवीकरणाच्या लहरींच्या रूपात 2ऱ्या माध्यमात प्रवेश करू शकते.
गंभीर O.Z वर, परावर्तित लहरींसाठी देखील कोन अस्तित्वात असतो. मोड रूपांतरण होते आणि रूपांतरणाच्या परिणामी लहरीचा फेज वेग वेगापेक्षा जास्त असतो c iपडणारी लाट. गंभीर पेक्षा कमी घटनांच्या कोनांसाठी. कोन, ध्रुवीकरणासह परावर्तित तरंगाच्या रूपात घटना उर्जेचा भाग सीमेपासून दूर नेला जातो; अशा लहरीमध्ये एकसंध, मध्यम 1 मध्ये खोलवर कमी होते आणि इंटरफेसमधून ऊर्जा हस्तांतरणात भाग घेत नाही. उदाहरणार्थ, गंभीर कोन = आर्कसिन ( c t/c L) जेव्हा ट्रान्सव्हर्स ध्वनिक परावर्तित होते तेव्हा उद्भवते. लाटा टसमस्थानिक घनाच्या सीमेपासून आणि रेखांशाच्या लहरीमध्ये त्याचे रूपांतर एल (सह t आणि सी एल- अनुक्रमे ट्रान्सव्हर्स आणि रेखांशाचा ध्वनी लहरींचा वेग).
सीमा परिस्थितीनुसार परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींचे मोठेपणा मोठेपणाद्वारे रेखीयपणे व्यक्त केले जातात अ iघटना लहर, ज्याप्रमाणे ऑप्टिक्समधील हे प्रमाण घटना एल-मॅगनच्या मोठेपणाद्वारे व्यक्त केले जाते. लाटा वापरून फ्रेस्नेल सूत्रे. समतल तरंगाचे प्रतिबिंब परिमाणात्मकरित्या मोठेपणा गुणांक द्वारे दर्शविले जाते. परावर्तन, जे परावर्तित लहरींच्या विपुलतेचे आणि घटनांच्या मोठेपणाचे गुणोत्तर आहेत: = मोठेपणा गुणांक. सामान्य प्रकरणातील प्रतिबिंब जटिल आहेत: त्यांचे मॉड्यूल abs संबंध निर्धारित करतात. मोठेपणा मूल्ये आणि टप्पे परावर्तित लहरींचे फेज शिफ्ट निर्दिष्ट करतात. मोठेपणा गुणांक त्याच प्रकारे निर्धारित केले जातात. उत्तीर्ण परावर्तित आणि अपवर्तित तरंगांमधील घटना विकिरण उर्जेचे पुनर्वितरण गुणांकाने दर्शवले जाते. परावर्तन आणि तीव्रतेचे प्रक्षेपण, जे परावर्तित (अपवर्तित) आणि घटना लहरींमधील इंटरफेसच्या सामान्य वेळ-सरासरी ऊर्जा प्रवाह घनतेच्या घटकांचे गुणोत्तर आहेत:

संबंधित लहरींमध्ये ध्वनीची तीव्रता कुठे आहे आणि संपर्क माध्यमांची घनता कुठे आहे. इंटरफेसला पुरविलेल्या आणि त्यातून वाहून नेल्या जाणाऱ्या उर्जेचा समतोल ऊर्जा प्रवाहाच्या सामान्य घटकांच्या समतोलपर्यंत कमी केला जातो:

कोफ. प्रतिबिंब दोन्ही ध्वनीशास्त्रावर अवलंबून असतात. संपर्क माध्यमांचे गुणधर्म आणि घटनांच्या कोनावर. कोणाचें वर्ण अवलंबित्व गंभीर च्या उपस्थितीद्वारे निर्धारित केले जाते कोन, तसेच शून्य परावर्तनाचे कोन, त्यांच्या खाली आल्यावर ध्रुवीकरणासह परावर्तित लहर तयार होत नाही.

ओ. झेड. दोन द्रव्यांच्या इंटरफेसवर. नायब. O. z चे साधे चित्र दोन द्रव्यांमधील इंटरफेसमध्ये उद्भवते. या प्रकरणात, कोणतेही लहर रूपांतरण नाही आणि प्रतिबिंब मिरर कायद्यानुसार आणि गुणांकानुसार होते. प्रतिबिंब समान आहे

कुठे आणि c 1.2 - समीप माध्यमातील ध्वनीची घनता आणि गती 1 आणि 2 . अपवर्तित लहरीसाठी ध्वनीचा वेग अपवर्तित तरंगाच्या ध्वनीच्या वेगापेक्षा जास्त असल्यास ( सह 1 >c 2), नंतर गंभीर. कोणताही कोन नाही. कोफ. प्रतिबिंब वैध आहे आणि मूल्यानुसार सहजतेने बदलते

मूल्याच्या इंटरफेसवर सामान्य लहरी घटनांसह आर =- अकौस्टिक असल्यास स्लाइडिंग फॉलसाठी 1. impedance r 2 s 2 मध्यम 2 माध्यमाचा अधिक प्रतिबाधा 1 , नंतर घटना कोनात

गुणांक प्रतिबिंब नाहीसे होते आणि सर्व घटना विकिरण पूर्णपणे माध्यमात जातात 2 .
जेव्हा 1 पासून<с 2 , возникает критический угол=arcsin (c 1 /c 2). येथे< коэф. отражения - действительная величина; фазовый сдвиг между падающей и отражённой волнами отсутствует. Величина коэф. отражения меняется от значения R0पर्यंत सामान्य ड्रॉपसह आर = 1 गंभीर एक समान घटना कोनात. ध्वनिक असल्यास या प्रकरणात शून्य परावर्तन देखील होऊ शकते प्रसारमाध्यमांचा अडथळा, व्यस्त असमानता धारण करते शून्य परावर्तनाचा कोन अजूनही अभिव्यक्ती (6) द्वारे निर्धारित केला जातो. गंभीर एकापेक्षा मोठ्या घटनांच्या कोनांसाठी, संपूर्ण आंतरिक आहे प्रतिबिंब: आणि घटना विकिरण माध्यमात खोलवर जाते 2 आत प्रवेश करत नाही. वातावरणात 2 , तथापि, एक नॉन-एकसमान लहर तयार होते; गुणांकाची जटिलता त्याच्या घटनेशी संबंधित आहे. प्रतिबिंब आणि परावर्तित आणि घटना लहरींमधील संबंधित फेज शिफ्ट. या शिफ्टचे स्पष्टीकरण या वस्तुस्थितीद्वारे केले जाते की परावर्तित लहरीचे क्षेत्र दोन क्षेत्रांच्या हस्तक्षेपाच्या परिणामी तयार होते: स्पेक्युलरपणे परावर्तित तरंग आणि माध्यमात पुन्हा उत्सर्जित होणारी लहर 1 माध्यमात उद्भवणारी एकसंध लहर 2 . नॉन-प्लेन (उदाहरणार्थ, गोलाकार) लाटा परावर्तित करताना, अशी पुन: उत्सर्जित लहर प्रत्यक्षात तथाकथित स्वरूपात प्रयोगात दिसून येते. बाजूची लहर (पहा लाटा, विभाग परावर्तन आणि लहरींचे अपवर्तन).

ओ. झेड. घन सीमा पासून. परावर्तक घन शरीर असल्यास परावर्तनाचे स्वरूप अधिक क्लिष्ट होते. जेव्हा आवाजाचा वेग सहद्रवामध्ये कमी रेखांशाचा वेग असतो एलआणि आडवा सहघन मध्ये ध्वनीचे t, जेव्हा घन असलेल्या द्रवाच्या सीमेवर परावर्तित होते, तेव्हा दोन गंभीर परिस्थिती उद्भवतात. कोण: अनुदैर्ध्य = आर्कसिन ( s/s L) आणि ट्रान्सव्हर्स = आर्कसिन ( s/sट ) . त्याच वेळी, नेहमीपासून L सह > सह t. घटना गुणांकाच्या कोनात. प्रतिबिंब वैध आहे (चित्र 2). घटना रेडिएशन रेखांशाच्या आणि आडवा अपवर्तित लहरींच्या स्वरूपात घनतेमध्ये प्रवेश करते. सॉलिडमध्ये ध्वनीच्या सामान्य घटनांसह, फक्त एक रेखांशाची लहर उद्भवते आणि मूल्य आररेखांशाच्या ध्वनिक गुणोत्तराने 0 निर्धारित केले जाते. द्रव आणि घन यांचे अवरोध f-le (5) ( - द्रव आणि घनतेची घनता) सारखे असतात.

तांदूळ. 2. ध्वनी परावर्तन गुणांकाच्या मॉड्यूलसचे अवलंबित्व | आर | (घन रेषा) आणि त्याचे टप्पे (डॅश-डॉटेड रेषा) घटनांच्या कोनातून द्रव आणि घन शरीराच्या सीमेवर.

येथे > गुणांक परावर्तन गुंतागुंतीचे बनते, कारण सीमेजवळील घनामध्ये एक विसंगत लहर तयार होते. गंभीर दरम्यान घटना कोन येथे कोन आणि घटनेचा भाग रेडिएशन अपवर्तित ट्रान्सव्हर्स वेव्हच्या रूपात घन शरीरात खोलवर प्रवेश करतो. म्हणून साठी<<величина лишь при поперечная волна не образуется и |आर|= 1. परावर्तित किरणोत्सर्गाच्या निर्मितीमध्ये नॉन-एकसमान रेखांशाच्या लहरींचा सहभाग, दोन द्रव्यांच्या सीमेवर, परावर्तित लहरीमध्ये फेज शिफ्ट म्हणून कारणीभूत ठरतो. येथे > संपूर्ण अंतर्गत आहे प्रतिबिंब: 1. सीमेजवळील घन शरीरात, केवळ एकसंध लहरी तयार होतात ज्या शरीरात वेगाने पडतात. कोनांसाठी परावर्तित तरंगाची फेज शिफ्ट मुख्यत्वे इंटरफेसवरील गळती द्रवपदार्थाच्या उत्तेजनाशी संबंधित असते. रेले लाटा. अशी लाट रेले कोनाच्या जवळच्या घटनांच्या कोनात द्रव असलेल्या घनाच्या सीमेवर उद्भवते = आर्कसिन ( s/s R), कुठे सी आर- घन शरीराच्या पृष्ठभागावर रेले वेव्ह वेग. इंटरफेसच्या बाजूने प्रसार करताना, गळती होणारी लहर पूर्णपणे द्रव मध्ये विकिरणित केली जाते.
तर सह > सह t, नंतर पूर्ण अंतर्गत. घन असलेल्या द्रवाच्या सीमेवर कोणतेही प्रतिबिंब नसते: घटना रेडिएशन घटनेच्या कोणत्याही कोनात, कमीत कमी ट्रान्सव्हर्स वेव्हच्या रूपात घनमध्ये प्रवेश करते. जेव्हा ध्वनी लहरी गंभीर बिंदूच्या खाली येते तेव्हा संपूर्ण परावर्तन होते. कोन किंवा स्लाइडिंग फॉल. जेव्हा c>c L गुणांक. प्रतिबिंब वैध आहे, कारण इंटरफेसमध्ये एकसंध लहरी तयार होत नाहीत.
O. z., घन शरीरात पसरत आहे. जेव्हा समस्थानिक घनामध्ये ध्वनी प्रसारित होतो, तेव्हा कमाल. कातरणे लहरींचे प्रतिबिंब निसर्गात सोपे आहे, दोलनांची दिशा ज्यामध्ये इंटरफेस प्लेनशी समांतर असते. अशा लहरींचे परावर्तन किंवा अपवर्तन झाल्यावर कोणतेही मोड रूपांतरण होत नाही. मुक्त सीमेवर किंवा द्रवसह इंटरफेसवर पडताना, अशी लहर पूर्णपणे परावर्तित होते ( आर = 1) आरशाच्या प्रतिबिंबाच्या नियमानुसार. दोन समस्थानिक घन पदार्थांमधील इंटरफेसमध्ये, माध्यमात स्पेक्युलर परावर्तित तरंगासह 2 इंटरफेसच्या समांतर ध्रुवीकरणासह अपवर्तित लहर तयार होते.
जेव्हा एखादी आडवा तरंग, घटनांच्या समतल ध्रुवीकृत, शरीराच्या मुक्त पृष्ठभागावर पडते, तेव्हा त्याच ध्रुवीकरणाची परावर्तित आडवा लहरी आणि अनुदैर्ध्य लहरी दोन्ही सीमेवर दिसतात. गंभीर कोनापेक्षा कमी घटनांच्या कोनात = = आर्कसिन ( c T /c L), गुणांक प्रतिबिंब आरटी आणि आर एल- पूर्णपणे वास्तविक: परावर्तित लाटा घटना लहरीसह टप्प्यात (किंवा अँटीफेस) सीमा सोडतात. येथे > केवळ स्पेक्युलर परावर्तित आडवा लाट सीमा सोडते; मुक्त पृष्ठभागाजवळ एक नॉन-एकसमान रेखांशाचा लहर तयार होतो.
कोफ. परावर्तन जटिल बनते आणि परावर्तित आणि घटना लहरींमध्ये फेज शिफ्ट होते, ज्याचे परिमाण घटनांच्या कोनावर अवलंबून असते. जेव्हा रेखांशाचा तरंग घन शरीराच्या मुक्त पृष्ठभागावरून घटनेच्या कोणत्याही कोनात परावर्तित होतो, तेव्हा परावर्तित अनुदैर्ध्य तरंग आणि घटनांच्या समतल ध्रुवीकृत आडवा तरंग दोन्ही दिसतात.
जर घन शरीराची सीमा द्रवाच्या संपर्कात असेल, तर जेव्हा लाटा (अनुदैर्ध्य किंवा आडवा, घटनांच्या प्लेनमध्ये ध्रुवीकृत) द्रवामध्ये परावर्तित होतात, तेव्हा एक अपवर्तित अनुदैर्ध्य लहर देखील दिसून येते. दोन समस्थानिक घन माध्यमांमधील इंटरफेसमध्ये, परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींच्या या प्रणालीमध्ये माध्यमातील एक अपवर्तित आडवा तरंग जोडला जातो. 2 . त्याचे ध्रुवीकरण देखील घटनांच्या समतलतेमध्ये आहे.

बद्दल. h ॲनिसोट्रॉपिक मीडियाच्या इंटरफेसवर. ओ. झेड. क्रिस्टलीय इंटरफेसवर. पर्यावरण जटिल आहे. या प्रकरणात परावर्तित आणि अपवर्तित दोन्ही लहरींचे वेग हे स्वतःच परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या कोनांचे कार्य आहेत (पहा. क्रिस्टल ध्वनीशास्त्र;) म्हणून, दिलेल्या घटनेच्या कोनातून कोन निश्चित करणे देखील गंभीर गणितास सामोरे जाते. अडचणी जर घटनांच्या समतलाद्वारे वेव्ह वेक्टरच्या पृष्ठभागाचे क्रॉस सेक्शन ज्ञात असतील तर ग्राफिकल आकृती वापरली जाते. वेव्ह वेक्टरचे कोन आणि टोक ठरवण्यासाठी पद्धत k आरआणि k टलंबावर झोपणे NN", वेव्ह वेक्टर k च्या शेवटी इंटरफेसवर काढले iघटना लहर, ज्या बिंदूंवर हा लंब dif ला छेदतो. वेव्ह वेक्टर पृष्ठभागांची पोकळी (चित्र 3). परावर्तित (किंवा अपवर्तित) लहरींची संख्या प्रत्यक्षात इंटरफेसमधून संबंधित माध्यमाच्या खोलीपर्यंत पसरते, लंब किती पोकळी एकमेकांना छेदतात त्यावरून निर्धारित केले जाते. NN". k-l सह छेदनबिंदू असल्यास. पोकळी अनुपस्थित आहे, याचा अर्थ असा आहे की संबंधित ध्रुवीकरणाची लाट एकसमान आहे आणि सीमेवरून ऊर्जा हस्तांतरित करत नाही. लंब NN"समान पोकळी अनेक वेळा ओलांडू शकते. गुण (गुण a 1 आणि a 2अंजीर मध्ये. 3). वेव्ह वेक्टरच्या संभाव्य स्थानांवरून k आर (किंवा k t) प्रत्यक्षात निरीक्षण केलेल्या लहरी केवळ त्यांच्याशी संबंधित असतात ज्यासाठी रेडियल वेग वेक्टर बाह्य दिशेने एकरूप होतो. सीमेपासून संबंधित माध्यमाच्या खोलीपर्यंत निर्देशित केलेल्या वेव्ह वेक्टरच्या पृष्ठभागावर सामान्य.

तांदूळ. 3. क्रिस्टलीय माध्यमांमधील इंटरफेसमध्ये परावर्तन आणि अपवर्तनाचे कोन निश्चित करण्यासाठी ग्राफिकल पद्धत 1 आणि 2. एल, एफटीआणि एस.टी- अनुक्रमे अर्ध-रेखांश, वेगवान आणि मंद अर्ध-ट्रान्सव्हर्स लहरींसाठी वेव्ह वेक्टरचे पृष्ठभाग.

नियमानुसार, परावर्तित (अपवर्तित) लाटा वेगवेगळ्या प्रकारच्या असतात. ध्वनिक शाखा चढउतार तथापि, क्रिस्टल्स सह म्हणजे. ॲनिसोट्रॉपी, जेव्हा वेव्ह व्हॅक्टर्सच्या पृष्ठभागावर अवतल विभाग असतात (चित्र 4), दोलनांच्या एकाच शाखेशी संबंधित दोन परावर्तित किंवा अपवर्तित लहरींच्या निर्मितीसह प्रतिबिंब शक्य आहे.
प्रायोगिकरित्या, ध्वनी लहरींचे मर्यादित बीम पाहिले जातात, ज्याच्या प्रसाराच्या दिशा रेडियल वेगांद्वारे निर्धारित केल्या जातात. क्रिस्टल्समधील किरणांच्या दिशा संबंधित वेव्ह वेक्टरच्या दिशेपेक्षा लक्षणीय भिन्न असतात. घटनेचे रेडियल वेग, परावर्तित आणि अपवर्तित लाटा केवळ अपवादात्मक प्रकरणांमध्येच समान समतल असतात, उदाहरणार्थ. जेव्हा घटनेचे समतल दोन्ही स्फटिकांसाठी सममितीचे समतल असते. सरासरी सामान्य स्थितीत, परावर्तित आणि अपवर्तित किरण एकमेकांच्या संबंधात आणि आपत्कालीन किरण आणि सामान्य दोन्हीच्या संबंधात विविध स्थान व्यापतात. NN"इंटरफेसला. विशेषतः, परावर्तित बीम सामान्यच्या त्याच बाजूला घटनांच्या प्लेनमध्ये पडू शकतो एन, घटना बीम म्हणून. या शक्यतेचे मर्यादित प्रकरण म्हणजे एखाद्या घटनेवर परावर्तित बीमची सुपरपोझिशन जेव्हा नंतरची घटना तिरकसपणे घडते.

तांदूळ. 4. एकाच ध्रुवीकरणाच्या दोन परावर्तित लहरींच्या निर्मितीसह क्रिस्टलच्या मुक्त पृष्ठभागावर ध्वनिक लहरी घटनेचे प्रतिबिंब: ए- परावर्तित लहरींच्या वेव्ह वेक्टरचे निर्धारण (सह g- रेडियल वेग वेक्टर); b- मर्यादित क्रॉस-सेक्शनच्या ध्वनी बीमच्या प्रतिबिंबाचा आकृती.

O. z च्या वर्णावर क्षीणतेचा प्रभाव. . कोफ. दोन्ही सीमा माध्यमांमध्ये ध्वनीचे क्षीणन नगण्य असल्यास प्रतिबिंब आणि प्रसारण ध्वनीच्या वारंवारतेवर अवलंबून नसतात. लक्षात येण्याजोगे क्षीणन केवळ गुणांकाच्या वारंवारता अवलंबनाकडे नेत नाही. प्रतिबिंब आर, परंतु घटनेच्या कोनावर त्याचे अवलंबित्व देखील विकृत करते, विशेषत: गंभीर बिंदूजवळ. कोपरे (चित्र 5, ए). द्रव-घन इंटरफेसमधून परावर्तित केल्यावर, क्षीणन प्रभाव कोनीय अवलंबित्वात लक्षणीय बदल करतात आररेले कोनाच्या जवळ घटनांच्या कोनात (चित्र. ५ ब). अशा घटनांच्या कोनांवर नगण्य क्षीणता असलेल्या माध्यमांच्या सीमेवर, संपूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब होते आणि | आर| = 1 (वक्र 1 अंजीर मध्ये. ५, ब). क्षीणतेची उपस्थिती ही वस्तुस्थिती दर्शवते की | आर| 1 पेक्षा कमी होते आणि जवळपास किमान तयार होते | आर| (वक्र 2 - 4) . वारंवारता वाढते आणि गुणांक मध्ये संबंधित वाढ. क्षीणन, शेवटी, विशिष्ट वारंवारतेपर्यंत किमान खोली वाढते f 0, म्हणतात शून्य परावर्तन वारंवारता, मि. अर्थ | आर| नाहीसे होणार नाही (वक्र 3 , तांदूळ. ५, b). वारंवारतेमध्ये आणखी वाढ केल्याने किमान (वक्र 4 ) आणि O.Z वर क्षीणन प्रभावाचा प्रभाव. घटनांच्या जवळजवळ कोणत्याही कोनासाठी (वक्र 5) . घटना लहरीच्या मोठेपणाच्या तुलनेत परावर्तित तरंगाच्या मोठेपणामध्ये घट झाल्याचा अर्थ असा नाही की आपत्कालीन विकिरण घनतेमध्ये प्रवेश करते. हे आउटगोइंग रेले वेव्हच्या शोषणाशी निगडीत आहे, जे घटना विकिरणाने उत्तेजित होते आणि परावर्तित लाटाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेते. जेव्हा ऑडिओ वारंवारता fवारंवारता समान f 0, घटना वेव्हची सर्व ऊर्जा इंटरफेसमध्ये विसर्जित केली जाते.

तांदूळ. 5. कोनीय अवलंबित्व | आर| वॉटर-स्टील इंटरफेसवर, क्षीणन लक्षात घेऊन: ए- कोनीय अवलंबनाचे सामान्य स्वरूप | आर| सॉलिड लाइन - नुकसान विचारात न घेता, डॅश लाइन - क्षीणन विचारात घेतलेल्या समान; b- कोणीय अवलंबित्व | आर\रेले कोनाजवळ, तरंगलांबीमध्ये स्टीलमध्ये ट्रान्सव्हर्स लाटा शोषण्याच्या विविध मूल्यांवर. वक्र 1 - 5 हे 3 x 10 -4 (वक्र) च्या मूल्यापासून या पॅरामीटरमधील वाढीशी संबंधित आहे 1 ) ते मूल्य = 1 (वक्र 5) घटनेच्या प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) रेडिएशनच्या वारंवारतेत संबंधित वाढीमुळे.

ओ. झेड. स्तर आणि प्लेट्स पासून. ओ. झेड. थर किंवा प्लेट निसर्गात अनुनाद आहे. परावर्तित आणि प्रसारित लहरी थराच्या सीमेवर लहरींच्या अनेक पुनरावर्तनांच्या परिणामी तयार होतात. द्रव थराच्या बाबतीत, घटना लहरी स्नेलच्या नियमानुसार निर्धारित केलेल्या अपवर्तन कोनात थरात प्रवेश करते. री-रिफ्लेक्शन्समुळे, रेखांशाच्या लहरी थरातच उद्भवतात, त्या थराच्या सीमारेषेपर्यंत काढलेल्या सामान्य कोनात पुढे आणि उलट दिशेने पसरतात (चित्र 6, ए). कोन हा स्तराच्या सीमेवरील घटनांच्या कोनाशी संबंधित अपवर्तनाचा कोन आहे. जर थरातील आवाजाचा वेग सहध्वनीच्या वेगापेक्षा 2 वेगवान सह 1 सभोवतालच्या द्रवामध्ये, नंतर परावर्तित लहरींची प्रणाली तेव्हाच उद्भवते जेव्हा एकूण अंतर्गत कोन कमी असतो. प्रतिबिंब = arcsin(c 1 /c 2). तथापि, पुरेशा पातळ थरांसाठी, एक प्रसारित तरंग गंभीरपेक्षा मोठ्या घटनांच्या कोनात देखील तयार होते. या प्रकरणात, गुणांक लेयरमधील परावर्तन abs असल्याचे दिसून येते. मूल्य 1 पेक्षा कमी आहे. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की जेव्हा सीमेजवळच्या लेयरमध्ये तरंग बाहेरून पडतात तेव्हा एक नॉन-एकसमान लाट उद्भवते, ती थराच्या खोलीत वेगाने क्षीण होते. जर थर जाडी dएकसमान लाटाच्या आत प्रवेश करण्याच्या खोलीपेक्षा कमी किंवा तुलनात्मक आहे, नंतर नंतरच्या थराच्या विरुद्ध सीमा विस्कळीत करते, परिणामी प्रसारित लहर त्यातून आसपासच्या द्रवामध्ये उत्सर्जित होते. तरंग गळतीची ही घटना क्वांटम मेकॅनिक्समधील संभाव्य अडथळ्याद्वारे कणाच्या गळतीशी सादृश्य आहे.
कोफ. थर प्रतिबिंब

थर, अक्षात वेव्ह वेक्टरचा सामान्य घटक कुठे आहे z- लेयरच्या सीमांना लंब, आर 1 आणि आर 2 - गुणांक ओ. झेड. वरच्या आणि खालच्या सीमेवर, अनुक्रमे. येथे नियतकालिक दर्शवते ऑडिओ वारंवारता कार्य fआणि थर जाडी d. जेव्हा थरातून लहरी प्रवेश होतो, | आर |वाढीसह fकिंवा d monotonically 1 कडे झुकते.

तांदूळ. 6. द्रव थरातून ध्वनिलहरीचे प्रतिबिंब: ए- प्रतिबिंब योजना; 1 - आसपासचे द्रव; 2 - थर; b - परावर्तन गुणांकाच्या मापांकाचे अवलंबित्व | आर|घटनेच्या कोनातून.

घटना कार्य मूल्याचा कोन कसा आहे | आर |मॅक्सिमा आणि मिनिमाची प्रणाली आहे (चित्र 6, ब). जर लेयरच्या दोन्ही बाजूंना समान द्रव असेल तर किमान बिंदूंवर आर = 0. शून्य परावर्तन तेव्हा होते जेव्हा लेयरची जाडी ओलांडून फेज शिफ्ट अर्ध-चक्रांच्या पूर्णांक संख्येइतके असते

आणि सलग दोन रि-रिफ्लेक्शन्सनंतर वरच्या माध्यमात येणाऱ्या लाटा अँटीफेजमध्ये असतील आणि एकमेकांना रद्द करतील. याउलट, सर्व परावर्तित लाटा एकाच टप्प्यासह खालच्या माध्यमात प्रवेश करतात आणि प्रसारित तरंगाचे मोठेपणा जास्तीत जास्त होते. लेयरवरील सामान्य लहरी घटनांसह, जेव्हा अर्ध-लहरींची पूर्णांक संख्या लेयरच्या जाडीवर बसते तेव्हा पूर्ण प्रसारण होते: d =कुठे पी= 1,2,3,..., - लेयर सामग्रीमध्ये ध्वनी तरंगलांबी; म्हणून, ज्या स्तरांसाठी स्थिती (8) समाधानी आहे त्यांना म्हणतात. अर्धी लहर रिलेशनशिप (8) फ्री लिक्विड लेयरमध्ये सामान्य वेव्हच्या अस्तित्वाच्या स्थितीशी जुळते. यामुळे, स्तरांद्वारे संपूर्ण प्रसार होतो जेव्हा घटना रेडिएशन लेयरमधील एक किंवा दुसरी सामान्य लहर उत्तेजित करते. सभोवतालच्या द्रवासह लेयरच्या संपर्कामुळे, सामान्य लहर गळती आहे: त्याच्या प्रसारादरम्यान, ती घटना किरणोत्सर्गाची उर्जा खालच्या माध्यमात पूर्णपणे विकिरण करते.
जेव्हा थराच्या विरुद्ध बाजूंवरील द्रव भिन्न असतात, तेव्हा अर्ध-वेव्ह लेयरच्या उपस्थितीचा घटना लहरीवर कोणताही परिणाम होत नाही: गुणांक. स्तरावरील परावर्तन गुणांकाच्या बरोबरीचे आहे. या द्रव्यांच्या सीमांमधून थेट जात असताना प्रतिबिंब. संपर्क ध्वनीशास्त्रातील अर्ध-लहर स्तरांव्यतिरिक्त, तसेच ऑप्टिक्समध्ये, तथाकथित. क्वार्टर-वेव्ह लेयर्स, ज्याची जाडी ही स्थिती पूर्ण करते ( n =१,२,...). त्यानुसार ध्वनिशास्त्र निवडून. लेयरचा प्रतिबाधा, आपण दिलेल्या वारंवारतेसह लहरीच्या थरातून शून्य प्रतिबिंब मिळवू शकता fस्तरावरील घटनांच्या विशिष्ट कोनात. अशा स्तरांचा वापर प्रतिक्षेपक ध्वनिक स्तर म्हणून केला जातो.
द्रवामध्ये बुडवलेल्या अनंत घन प्लेटमधून ध्वनी लहरींच्या परावर्तनासाठी, द्रव थरासाठी वर वर्णन केलेल्या परावर्तनाचे स्वरूप सामान्य शब्दात राहील. प्लेटमधील प्रतिबिंबांदरम्यान, रेखांशाच्या व्यतिरिक्त, कातरणे लाटा देखील उत्तेजित होतील. स्नेलच्या नियमानुसार कोन आणि ज्या अनुदैर्ध्य आणि आडवा लहरी प्लेटमध्ये अनुक्रमे प्रसारित होतात ते घटनांच्या कोनाशी संबंधित आहेत. कोन आणि वारंवारता अवलंबित्व | आर| लिक्विड लेयरमधून परावर्तनाच्या बाबतीत, मॅक्सिमा आणि मिनिमाच्या पर्यायी प्रणालींचे प्रतिनिधित्व करेल. प्लेटमधून संपूर्ण प्रसारण तेव्हा होते जेव्हा घटना रेडिएशन त्यातील एक सामान्य लहरींना उत्तेजित करते, ज्या गळती लहरी असतात. कोकरू लाटा O. z चे अनुनाद पात्र. त्यांच्या ध्वनीशास्त्रातील फरक कमी झाल्यामुळे थर किंवा प्लेटमधून पुसले जाते. पर्यावरणाच्या गुणधर्मांमधील गुणधर्म. अकौस्टिकमध्ये वाढ लेयरमधील क्षीणतेमुळे अवलंबित्व आणि | स्मूथिंग देखील होते R(fd)|.

विमान नसलेल्या लहरींचे प्रतिबिंब. प्रत्यक्षात, केवळ विमान नसलेल्या लाटा अस्तित्वात आहेत; त्यांचे प्रतिबिंब समतल लहरींच्या परावर्तनापर्यंत कमी करता येते. एकरंगी अनियंत्रित आकाराच्या वेव्ह फ्रंट असलेली लाट समान गोलाकार वारंवारतेसह, परंतु भिन्न फ्रिक्वेन्सीसह समतल लहरींच्या संचाच्या रूपात दर्शविली जाऊ शकते. वेव्ह वेक्टर k च्या दिशानिर्देश. बेसिक घटना रेडिएशनचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्याचे अवकाशीय स्पेक्ट्रम - मोठेपणाचा संच ए(k) समतल लहरी, ज्या एकत्रितपणे घटना लहरी बनवतात. Abs. k चे मूल्य वारंवारता द्वारे निर्धारित केले जाते, म्हणून त्याचे घटक स्वतंत्र नाहीत. जेव्हा विमानातून परावर्तित होते z = 0 सामान्य घटक k zस्पर्शिक घटकांद्वारे दिले जाते k x, k y: k z =घटना रेडिएशनमध्ये समाविष्ट असलेली प्रत्येक विमान लहर इंटरफेसवर स्वतःच्या कोनात येते आणि इतर लहरींपासून स्वतंत्रपणे परावर्तित होते. फील्ड F( आर) परावर्तित तरंग सर्व परावर्तित समतल लहरींच्या सुपरपोझिशन म्हणून उद्भवतात आणि घटना रेडिएशनच्या अवकाशीय स्पेक्ट्रमद्वारे व्यक्त केले जातात A(k x, k y) आणि गुणांक प्रतिबिंब R(k x, k y):

एकत्रीकरण अनियंत्रितपणे मोठ्या मूल्यांच्या प्रदेशापर्यंत विस्तारते k xआणि k y. घटना रेडिएशनच्या अवकाशीय स्पेक्ट्रममध्ये (गोलाकार लहरींच्या प्रतिबिंबाप्रमाणे) घटक असतील तर k x(किंवा k y), मोठे, नंतर वास्तविक सह लाटा व्यतिरिक्त एक परावर्तित लहर निर्मिती मध्ये k z Inhomogeneous लाटा देखील भाग घेतात, ज्यासाठी k,- एक पूर्णपणे काल्पनिक प्रमाण. 1919 मध्ये G. Weyl (N. Weyl) यांनी प्रस्तावित केलेला आणि फूरियर ऑप्टिक्सच्या संकल्पनांमध्ये पुढे विकसित केलेला हा दृष्टिकोन पुढील गोष्टी देतो. सपाट पृष्ठभागावरून अनियंत्रित आकाराच्या लहरीच्या प्रतिबिंबाचे वर्णन.
O. z चा विचार करताना. एक रेडिएशन दृष्टीकोन देखील शक्य आहे, जो तत्त्वांवर आधारित आहे भौमितिक ध्वनीशास्त्र. घटना रेडिएशन इंटरफेसशी संवाद साधणाऱ्या किरणांचा संच मानला जातो. या प्रकरणात, हे लक्षात घेतले जाते की स्नेलच्या नियमांचे पालन करून, घटना किरण केवळ नेहमीच्या मार्गाने परावर्तित आणि अपवर्तित होत नाहीत तर इंटरफेसवरील काही किरण घटना तथाकथित उत्तेजित करतात. पार्श्व लहरी, तसेच गळती असलेल्या पृष्ठभागाच्या लाटा (रेले, इ.) किंवा गळती वेव्हगाइड मोड (लॅम्ब वेव्ह इ.). इंटरफेसच्या बाजूने प्रसार करताना, अशा लहरी पुन्हा माध्यमात उत्सर्जित केल्या जातात आणि परावर्तित लहरींच्या निर्मितीमध्ये भाग घेतात. मूलभूत सरावासाठी. गोलाकार प्रतिबिंब महत्त्वाचे आहे. ध्वनिक लहरींनी एकत्रित केलेल्या लाटा. मर्यादित-विभाग बीम आणि केंद्रित ध्वनी बीम.

गोलाकार लाटांचे प्रतिबिंब. परावर्तन नमुना गोलाकार आहे. बिंदू स्त्रोताद्वारे द्रव I मध्ये तयार केलेली लहर बद्दल, ध्वनीच्या वेगांमधील संबंधांवर अवलंबून असते सह 1 आणि 2 पासूनसंपर्क द्रव I आणि II (चित्र 7). जर c t > c 2, तर गंभीर. कोणताही कोन नसतो आणि भौमितिक नियमांनुसार परावर्तन होते. ध्वनीशास्त्र मध्यम I मध्ये, एक परावर्तित गोलाकार कण दिसतो. लहर: परावर्तित किरण एका बिंदूला छेदतात बद्दल". स्त्रोताची आभासी प्रतिमा तयार करणे आणि परावर्तित तरंगाचा समोरचा भाग बिंदूवर केंद्रीत असलेल्या गोलाचा भाग आहे बद्दल".

तांदूळ. 7. दोन द्रवांमधील इंटरफेसमध्ये गोलाकार लहरींचे प्रतिबिंब: बद्दलआणि बद्दल"- वास्तविक आणि काल्पनिक स्रोत; 1 - परावर्तित गोलाकार लाटाच्या समोर; 2 - अपवर्तित लहर समोर; 3 - साइड वेव्ह फ्रंट.

कधी c 2 >c lआणि एक गंभीर आहे परावर्तित गोलाकार व्यतिरिक्त मध्यम I मध्ये कोन. तरंग, परावर्तित किरणोत्सर्गाचा आणखी एक घटक उद्भवतो. गंभीर अंतर्गत इंटरफेसवरील किरण घटना कोन उत्तेजित लहर II मध्यम मध्ये, कडा वेगाने पसरतात सह 2 इंटरफेस पृष्ठभागाच्या बाजूने आणि तथाकथित तयार करून मध्यम I मध्ये पुन्हा उत्सर्जित केले जाते. बाजूची लाट. त्याचा पुढचा भाग बिंदूंद्वारे तयार केला जातो, जो बिंदू सोडून किरणांनी वेळेत त्याच क्षणी पोहोचला होता बद्दलबाजूने OAआणि नंतर पुन्हा विघटित वातावरण I मध्ये हस्तांतरित केले. बिंदूपासून इंटरफेसचे बिंदू एमुद्द्याला धरून सह, ज्यामध्ये या क्षणी अपवर्तित लहरीचा पुढचा भाग स्थित आहे. ड्रॉइंग प्लेनमध्ये, पार्श्व लहरीचा पुढचा भाग एक सरळ विभाग आहे NE, एका कोनात सीमेकडे झुकलेले आणि एका बिंदूपर्यंत विस्तारलेले IN, जिथे ते आरशा-प्रतिबिंबित गोलाकाराच्या समोर भेटते. लाटा अंतराळात, पार्श्व लहरीचा पुढचा भाग कापलेल्या शंकूचा पृष्ठभाग असतो जो खंड फिरतो तेव्हा दिसून येतो. NEएका सरळ रेषेभोवती ओओ". परावर्तित केल्यावर, गोलाकार. घन शरीराच्या पृष्ठभागावरील द्रवातील लाटा कोनिक सारख्या असतात. इंटरफेसवरील गळती रेले वेव्हच्या उत्तेजनामुळे तरंग तयार होते. परावर्तन गोलाकार लाटा हा मुख्य प्रयोगांपैकी एक आहे. भूध्वनीशास्त्र, भूकंपविज्ञान, जलध्वनी आणि महासागर ध्वनीशास्त्राच्या पद्धती.

मर्यादित क्रॉस-सेक्शनच्या ध्वनिक बीमचे प्रतिबिंब. कोलिमेटेड ध्वनी बीमचे प्रतिबिंब, ज्याचा तरंग समोर मुख्यतः असतो तुळईचा भाग सपाट जवळ आहे, बहुतेक घटनांच्या कोनांसाठी उद्भवते जसे की विमान लहर परावर्तित होते. जेव्हा द्रवमधून बीमची घटना घनासह इंटरफेसवर परावर्तित होते, तेव्हा एक परावर्तित बीम दिसून येतो, ज्याचा आकार घटना बीममधील मोठेपणा वितरणाची आरसा प्रतिमा असतो. तथापि, रेखांशाच्या जवळ घटनांच्या कोनात, गंभीर. कोन किंवा रेले कोन, स्पेक्युलर रिफ्लेक्शनसह, eff. पार्श्व किंवा गळती असलेल्या रोली वेव्हची उत्तेजना. या प्रकरणात परावर्तित बीमचे क्षेत्र हे स्पेक्युलर परावर्तित बीम आणि पुन्हा उत्सर्जित लहरींचे सुपरपोझिशन आहे. बीमच्या रुंदीवर, लगतच्या माध्यमांच्या लवचिक आणि चिकट गुणधर्मांवर अवलंबून, एकतर बीमची पार्श्व (समांतर) शिफ्ट इंटरफेस प्लेनमध्ये होते (तथाकथित शॉच शिफ्ट) (चित्र 8), किंवा महत्त्वपूर्ण विस्तार तुळई आणि पातळ दिसणे

तांदूळ. 8. परावर्तन झाल्यावर बीमचे पार्श्व विस्थापन: 1 - घटना बीम; 2 - specularly परावर्तित बीम; 3 - वास्तविक परावर्तित बीम.

संरचना जेव्हा बीम रेलेच्या कोनात घडतो, तेव्हा विकृतीचे स्वरूप तुळईच्या रुंदीमधील गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते. lआणि रेडिएशन गळती रेले लाट ओलसर करणे

द्रवामध्ये ध्वनी तरंगलांबी कुठे आहे, ए- एकता जवळ एक संख्यात्मक घटक. जर तुळईची रुंदी किरणोत्सर्गाच्या लांबीपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असेल. क्षीणन तेव्हाच होते जेव्हा बीम इंटरफेसच्या बाजूने एका रकमेने बदलतो. अरुंद बीमच्या बाबतीत, गळती झालेल्या पृष्ठभागाच्या लहरींच्या पुन: उत्सर्जनामुळे, बीम लक्षणीयरीत्या विस्तृत होते आणि सममितीय राहणे बंद होते (चित्र 9). स्पेक्युलर परावर्तित बीमने व्यापलेल्या प्रदेशाच्या आत, हस्तक्षेपाच्या परिणामी, एक शून्य मोठेपणा किमान दिसून येतो आणि बीम दोन भागांमध्ये विभाजित होतो. कॉलिमरचे नॉन-स्पेक्युलर प्रतिबिंब. गंभीरच्या जवळ असलेल्या घटनांच्या कोनात दोन द्रवांच्या सीमेवर, तसेच जेव्हा थर किंवा प्लेट्समधून बीम परावर्तित होतात तेव्हा देखील बीम उद्भवतात.

तांदूळ. 9. रेले कोनात घन शरीर T च्या पृष्ठभागावर द्रव G वरून पडणाऱ्या मर्यादित क्रॉस-सेक्शनच्या ध्वनी बीमचे प्रतिबिंब: 1 - घटना बीम; 2 - परावर्तित बीम; ए- शून्य मोठेपणाचा प्रदेश; b- तुळईच्या शेपटीचे क्षेत्रफळ.

नंतरच्या प्रकरणात, परावर्तनाचे गैर-स्पेक्युलर स्वरूप लेयर किंवा प्लेटमधील गळती वेव्हगाइड मोडच्या उत्तेजनामुळे होते. फोकस केलेल्या अल्ट्रासोनिक बीमच्या परावर्तनामध्ये बाजूच्या आणि गळतीच्या लाटा महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. विशेषतः, या लहरी वापरल्या जातात ध्वनिक मायक्रोस्कोपीध्वनिक निर्मितीसाठी प्रतिमा आणि परिमाण, मोजमाप पार पाडणे.

लिट.: 1) ब्रेखोव्स्कीख एल.एम., लेयर्ड मीडियामधील लहरी, 2रा संस्करण., एम., 1973; 2) लँडौ एल.डी., लिफशिट्स ई.एम., हायड्रोडायनामिक्स, 4थी आवृत्ती, एम., 1988; 3) Brekhovskikh L.M., Godin O.A., स्तरित माध्यमांचे ध्वनिशास्त्र, M., 1989; 4) Сagniard L., Reflexion et refraction des ondes seismiques progressives, P., 1939; 5) Ewing W. M., Jardetzky W. S., प्रेस F., स्तरित माध्यमातील लवचिक लहरी, N. Y. -, 1957, ch. 3; 6) Au1d B. A., घन पदार्थांमधील ध्वनिक क्षेत्र आणि लहरी, v. 1 - 2, N. Y. - , 1973; 7) व्हरटोनी एच. एल., तामिर टी., द्रव-घन इंटरफेसवर ध्वनिक बीमसाठी रेले-अँगल घटनांचा युनिफाइड सिद्धांत, "Appl. फिज.", 1973, v. 2, क्रमांक 4, पी. १५७; 8) मॉट जी., द्रव-घन इंटरफेसमध्ये परावर्तन आणि अपवर्तन गुणांक, "जे. एकॉस्ट. सॉक. आमेर.", 1971, व्ही. 50, क्रमांक 3 (pt 2), पृ. 819; 9) वेस्कर एफ. एल., रिचर्डसन आर. एल., रेले क्रिटिकल-एंगल रिफ्लेक्टिव्हिटीवर मटेरियल प्रॉपर्टीजचा प्रभाव, "जे. एकॉस्ट. सोसायटी. आमेर.", 1972, व्ही. 51. .V" 5 (pt 2), p. 1609; 10) Fiorito R., Ubera11 H., ध्वनिक परावर्तनाचा अनुनाद सिद्धांत आणि द्रवपदार्थाच्या थरातून प्रसारण, ".I. ध्वनिक. समाज आमेर.", 1979, v. 65, क्रमांक 1, पृ. 9; 11) Fiоrft o R., Madigosky W., S bera 11 H., क्लास्टिक प्लेटशी संवाद साधणाऱ्या ध्वनिक लहरींचा अनुनाद सिद्धांत." जे. ध्वनिक. समाज आमेर.", 1979, v. 66, क्रमांक 6, p. 1857; 12) Neubauer W. G., विमान आणि वक्र पृष्ठभागांवरून ध्वनिक विकिरणांचे निरीक्षण, पुस्तकात: भौतिक ध्वनिशास्त्र. तत्त्वे आणि पद्धती, डब्ल्यू. पी. मेसन, द्वारे एड. R. N. Thurston, v. 10, NY. - L., 1973, ch. 2.

ध्वनी दाब p हा माध्यमाच्या दोलन कणांच्या वेग v वर अवलंबून असतो. गणना ते दर्शविते

जेथे p ही माध्यमाची घनता आहे, c हा माध्यमातील ध्वनी लहरीचा वेग आहे. उत्पादन आरसीला विशिष्ट ध्वनिक प्रतिबाधा म्हणतात; विमान लहरीसाठी याला वेव्ह प्रतिबाधा देखील म्हणतात.

वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधा हे माध्यमाचे सर्वात महत्वाचे वैशिष्ट्य आहे, जे त्याच्या सीमेवर लहरींचे परावर्तन आणि अपवर्तनासाठी परिस्थिती निर्धारित करते.

अशी कल्पना करूया की ध्वनी लहरी दोन माध्यमांमधील इंटरफेसवर आदळते. तरंगाचा काही भाग परावर्तित होतो आणि काही भाग अपवर्तित होतो. ध्वनी लहरींचे परावर्तन आणि अपवर्तनाचे नियम प्रकाशाच्या परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या नियमांसारखेच आहेत. अपवर्तित लहर दुसऱ्या माध्यमात शोषली जाऊ शकते किंवा ती त्यातून बाहेर येऊ शकते.

प्लेन वेव्ह ही सामान्यपणे इंटरफेसमध्ये घडलेली असते असे गृहीत धरू या; पहिल्या माध्यमात तिची तीव्रता I 1 आहे; दुसऱ्या माध्यमात अपवर्तित (प्रसारित) लहरीची तीव्रता 1 2 आहे. चला फोन करूया

ध्वनी लहरी प्रवेश गुणांक.

रेलेने दाखवले की ध्वनी प्रवेश गुणांक सूत्राद्वारे निर्धारित केला जातो

c 1 ρ 1 /c 2 p 2 >>1 पासून. 20 डिग्री सेल्सिअस (तक्ता 14) वर काही पदार्थांचे तरंग प्रतिबाधा सादर करूया.

तक्ता 14

हवेतून काँक्रिटमध्ये आणि पाण्यामध्ये ध्वनिलहरीच्या प्रवेश गुणांकाची गणना करण्यासाठी आम्ही (6.8) वापरतो:

हे डेटा प्रभावी आहेत: असे दिसून आले की ध्वनी लहरीच्या ऊर्जेचा फक्त एक छोटासा भाग हवेतून काँक्रिटमध्ये आणि पाण्यात जातो.

कोणत्याही बंदिस्त जागेत, भिंती, छत, फर्निचर इतर भिंतींवर, मजल्यांवर पडणारे ध्वनी पुन्हा परावर्तित आणि शोषले जातात आणि हळूहळू नष्ट होतात. म्हणून, ध्वनी स्त्रोत थांबल्यानंतरही, खोलीत अजूनही ध्वनी लहरी आहेत ज्यामुळे गुंजन निर्माण होतो. मोठ्या प्रशस्त हॉलमध्ये हे विशेषतः लक्षात येते. स्त्रोत बंद केल्यानंतर बंद केलेल्या जागेत आवाजाच्या हळूहळू क्षीण होण्याच्या प्रक्रियेला रिव्हर्बरेशन म्हणतात.

एकीकडे, प्रतिध्वनी उपयुक्त आहे, कारण ध्वनीची धारणा परावर्तित तरंगाच्या उर्जेने वाढविली जाते, परंतु, दुसरीकडे, जास्त लांब पुनरावृत्ती भाषण आणि संगीताची समज लक्षणीयरीत्या खराब करू शकते, कारण प्रत्येक नवीन भाग. मजकूर मागील गोष्टींना ओव्हरलॅप करतो. या संदर्भात, ते सहसा काही इष्टतम पुनरावृत्ती वेळ सूचित करतात, जे सभागृह, थिएटर आणि कॉन्सर्ट हॉल इत्यादी बांधताना विचारात घेतले जाते. उदाहरणार्थ, मॉस्कोमधील हाऊस ऑफ युनियन्सच्या भरलेल्या कॉलम हॉलची पुनरावृत्ती वेळ 1.70 सेकंद आहे, आणि भरलेल्या बोलशोई थिएटरचे - 1. 55 pp. या खोल्यांसाठी (रिक्त), पुनरावृत्तीची वेळ अनुक्रमे 4.55 आणि 2.06 s आहे.

ऐकण्याचे भौतिकशास्त्र

बाह्य, मध्य आणि आतील कानाचे उदाहरण वापरून ऐकण्याच्या भौतिकशास्त्रातील काही प्रश्नांचा विचार करूया. बाह्य कानात ऑरिकल 1 आणि बाह्य श्रवण कालवा 2 (चित्र 6.8) यांचा समावेश होतो. मानवातील कर्णकण ऐकण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावत नाही. हे ध्वनी स्त्रोताचे स्थानिकीकरण निर्धारित करण्यात मदत करते जेव्हा ते आधीच्या-पोस्टरियर दिशेने स्थित असते. हे स्पष्ट करूया. उगमातून येणारा आवाज कानात जातो. उभ्या विमानात स्त्रोताच्या स्थितीवर अवलंबून

(चित्र 6.9) ध्वनी लहरी त्याच्या विशिष्ट आकारामुळे पिनावर वेगळ्या पद्धतीने विचलित होतील. यामुळे कानाच्या कालव्यात प्रवेश करणाऱ्या ध्वनी लहरींच्या वर्णक्रमीय रचनेतही बदल होईल (विवर्तन समस्या प्रकरण 19 मध्ये अधिक तपशीलवार चर्चा केल्या आहेत). अनुभवाच्या परिणामी, एखाद्या व्यक्तीने ध्वनी लहरीच्या स्पेक्ट्रममधील बदलांना ध्वनी स्रोताच्या दिशेने (चित्र 6.9 मधील दिशा A, B आणि B) सह जोडणे शिकले आहे.

दोन ध्वनी रिसीव्हर्स (कान) असल्याने, मानव आणि प्राणी ध्वनीच्या स्त्रोताकडे आणि क्षैतिज समतल (बायनॉरल इफेक्ट; चित्र 6.10) दिशा स्थापित करण्यास सक्षम आहेत. हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की ध्वनी स्त्रोतापासून वेगवेगळ्या कानापर्यंत वेगवेगळ्या अंतरावर प्रवास करतो आणि उजव्या आणि डाव्या कानात प्रवेश करणाऱ्या लहरींसाठी टप्प्यात फरक निर्माण होतो. या अंतरांमधील फरक (5) आणि फेज फरक (∆φ) यांच्यातील कनेक्शन § 19.1 मध्ये प्रकाशाच्या हस्तक्षेपाचे स्पष्टीकरण देताना प्राप्त केले आहे [पहा. (19.9)]. जर ध्वनी स्त्रोत थेट एखाद्या व्यक्तीच्या चेहऱ्यासमोर स्थित असेल, तर δ = 0 आणि ∆φ = 0; जर ध्वनी स्त्रोत एका कानाच्या विरुद्ध बाजूला स्थित असेल, तर तो विलंबाने दुसऱ्या कानात प्रवेश करेल. आपण अंदाजे गृहीत धरू या की या प्रकरणात 5 हे कानांमधील अंतर आहे. सूत्र (19.9) वापरून, फेज फरक v = 1 kHz आणि δ = 0.15 m साठी मोजला जाऊ शकतो. हे अंदाजे 180° इतके आहे.

क्षैतिज समतलातील ध्वनी स्त्रोताच्या दिशेने भिन्न दिशानिर्देश 0° आणि 180° (वरील डेटासाठी) मधील फेज फरकाशी संबंधित असतील. असे मानले जाते की सामान्य श्रवण असलेली व्यक्ती 3° च्या अचूकतेसह ध्वनी स्त्रोताची दिशा निश्चित करू शकते; हे 6° च्या फेज फरकाशी संबंधित आहे. म्हणून, आपण असे गृहीत धरू शकतो की एखादी व्यक्ती 6° च्या अचूकतेसह त्याच्या कानात प्रवेश करणाऱ्या ध्वनी लहरींच्या टप्प्यातील फरकामध्ये फरक करण्यास सक्षम आहे.

विवर्तनाचा परिणाम म्हणून कान (अध्याय 19).

ध्वनी लहरी कानाच्या कालव्यातून जाते आणि अंशतः कर्णपटल 3 मधून परावर्तित होते (चित्र 6.8 पहा). घटना आणि परावर्तित लहरींच्या हस्तक्षेपाचा परिणाम म्हणून, ध्वनिक अनुनाद होऊ शकतो. या प्रकरणात, तरंगलांबी बाह्य श्रवणविषयक कालव्याच्या लांबीच्या चार पट आहे. मानवांमध्ये कान कालव्याची लांबी अंदाजे 2.3 सेमी आहे; म्हणून, ध्वनिक अनुनाद वारंवारतेने होतो

मधल्या कानाचा सर्वात आवश्यक भाग म्हणजे कर्णपटल 3 आणि श्रवणविषयक ossicles: malleus 4, incus 5 आणि stapes 6 संबंधित स्नायू, tendons आणि ligaments. हाडे बाह्य कानाच्या हवेच्या वातावरणापासून आतील कानाच्या द्रव वातावरणात यांत्रिक कंपन प्रसारित करतात. आतील कानाच्या द्रव माध्यमामध्ये पाण्याच्या वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधाइतकेच वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधा असते. दर्शविल्याप्रमाणे (§ 6.4 पहा), हवेपासून पाण्यात ध्वनी लहरींच्या थेट संक्रमणादरम्यान, घटनेच्या तीव्रतेच्या केवळ 0.123% स्थानांतरीत केले जाते. हे खूप कमी आहे. म्हणून, मधल्या कानाचा मुख्य उद्देश आतील कानात जास्त आवाजाची तीव्रता प्रसारित करण्यात मदत करणे हा आहे. तांत्रिक भाषेचा वापर करून, आपण असे म्हणू शकतो की मधला कान हवा आणि आतील कानाच्या द्रवपदार्थाच्या लहरी प्रतिकाराशी जुळतो.

एका टोकाला ossicles ची प्रणाली (चित्र 6.8 पहा) हातोड्याने कानाच्या पडद्याशी जोडलेली असते (क्षेत्र S 1 = 64 mm 2), दुसऱ्या बाजूला - रकाबाने - आतील कानाच्या अंडाकृती खिडकी 7 ला (क्षेत्रफळ) S 2 = 3 मिमी 2).

या स्तरावर, मधला कान आतील कानात बाहेरील ध्वनी दाबाचा प्रसार वाढवतो.

मध्यम कानाचे आणखी एक कार्य म्हणजे उच्च-तीव्रतेच्या ध्वनीच्या बाबतीत कंपनांचे प्रसारण कमकुवत करणे. मधल्या कानाच्या हाडांच्या स्नायूंच्या रिफ्लेक्स शिथिलतेने हे पूर्ण होते.

मधला कान श्रवणविषयक (युस्टाचियन) ट्यूबद्वारे वातावरणाशी जोडलेला असतो.

बाह्य आणि मध्य कान ध्वनी-संवाहक प्रणालीशी संबंधित आहेत. आवाज प्राप्त करणारी यंत्रणा आतील कान आहे.

आतील कानाचा मुख्य भाग कोक्लीआ आहे, जो यांत्रिक कंपनांना विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतो. कोक्लिया व्यतिरिक्त, आतील कानात वेस्टिब्युलर उपकरण (§ 4.3 पहा), ज्याचा श्रवणविषयक कार्याशी काहीही संबंध नाही.

मानवी कोक्लीआ ही 35 मिमी लांबीची हाडाची रचना आहे आणि 2 3/4 भोऱ्या असलेल्या शंकूच्या आकाराच्या सर्पिलचा आकार आहे. पायाचा व्यास सुमारे 9 मिमी आहे, उंची अंदाजे 5 मिमी आहे.

अंजीर मध्ये. 6.8 कोक्लीया (डॅश केलेल्या रेषेद्वारे मर्यादित) पाहण्यास सुलभतेसाठी योजनाबद्धपणे विस्तारित दर्शविले आहे. कोकलीच्या बाजूने तीन कालवे वाहतात. त्यापैकी एक, अंडाकृती खिडकी 7 पासून सुरू होते, त्याला स्काला व्हेस्टिब्युलर 8 म्हणतात. दुसरी वाहिनी गोल खिडकी 9 मधून येते, त्याला स्काला टायम्पनी 10 असे म्हणतात. वेस्टिब्युलर आणि टायम्पॅनिक स्कॅला कोक्लियाच्या घुमटात जोडलेले असतात. एका लहान छिद्रातून - हेलीकोट्रेमा 11. अशा प्रकारे, या दोन्ही वाहिन्या पेरिलिम्फने भरलेल्या एकाच प्रणालीचे प्रतिनिधित्व करतात. स्टेप 6 ची कंपने अंडाकृती खिडकी 7 च्या झिल्लीमध्ये प्रसारित केली जातात, ते पेरिलिम्फ पर्यंत आणि गोल खिडकी 9 च्या पडद्याला “फुगवतात”. व्हेस्टिब्युलर आणि टायम्पॅनिक स्कॅला मधील जागेला कॉक्लियर कालवा 12 म्हणतात, ते एंडोलिम्फने भरलेले आहे. कॉक्लियर कॅनाल आणि स्कॅला टायम्पनी दरम्यान, मुख्य (बेसिलर) झिल्ली 13 कोक्लीयाच्या बाजूने चालते. त्यात कोर्टी हा अवयव असतो, ज्यामध्ये रिसेप्टर (केस) पेशी असतात आणि श्रवण तंत्रिका कोक्लीयापासून येते (हे तपशील दर्शविलेले नाहीत. अंजीर मध्ये 6.8).

कॉर्टीचा अवयव (सर्पिल अवयव) यांत्रिक कंपनांचे विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतर करणारा आहे.

मुख्य पडद्याची लांबी सुमारे 32 मिमी आहे, ती अंडाकृती खिडकीपासून कोक्लियाच्या शिखरापर्यंत (0.1 ते 0.5 मिमी रुंदीपर्यंत) दिशेने विस्तारते आणि पातळ होते. मुख्य पडदा भौतिकशास्त्रासाठी एक अतिशय मनोरंजक रचना आहे; त्यात वारंवारता-निवडक गुणधर्म आहेत. हे हेल्महोल्ट्झच्या लक्षात आले, ज्यांनी

ट्यून केलेल्या पियानो स्ट्रिंगच्या मालिकेप्रमाणेच मुख्य झिल्लीचे प्रतिनिधित्व केले. नोबेल पारितोषिक विजेते बेकेसी यांनी या रेझोनेटर सिद्धांताची चूक स्थापित केली. बेकेसीच्या कार्यातून असे दिसून आले की मुख्य पडदा ही यांत्रिक उत्तेजनाच्या प्रसाराची एक विषम रेषा आहे. जेव्हा ध्वनिक उत्तेजनाच्या संपर्कात येते तेव्हा एक लहर मुख्य पडद्याच्या बाजूने पसरते. वारंवारता अवलंबून, ही लहर वेगळ्या प्रकारे कमी होते. फ्रिक्वेंसी जितकी कमी असेल तितकी अंडाकृती खिडकीपासून तरंग मुख्य झिल्लीच्या बाजूने क्षीण होण्याआधी प्रवास करेल. उदाहरणार्थ, 300 Hz ची वारंवारता असलेली लहर क्षीणन सुरू होण्यापूर्वी अंडाकृती खिडकीतून अंदाजे 25 मिमी पर्यंत पसरते आणि 100 Hz ची वारंवारता असलेली लहर 30 मिमीच्या जवळ जास्तीत जास्त पोहोचते. या निरिक्षणांच्या आधारे, सिद्धांत विकसित केले गेले ज्यानुसार खेळपट्टीची धारणा मुख्य झिल्लीच्या कमाल कंपनाच्या स्थितीद्वारे निर्धारित केली जाते. अशा प्रकारे, आतील कानात एक विशिष्ट कार्यात्मक साखळी शोधली जाऊ शकते: अंडाकृती खिडकीच्या पडद्याचे दोलन - पेरिलिम्फचे दोलन - मुख्य पडद्याचे जटिल दोलन - मुख्य पडद्याचे जटिल दोलन - केसांच्या पेशींची जळजळ (या अवयवाचे रिसेप्टर्स). कोर्टी) - इलेक्ट्रिकल सिग्नलची निर्मिती.

बहिरेपणाचे काही प्रकार कोक्लियाच्या रिसेप्टर उपकरणाच्या नुकसानाशी संबंधित आहेत. या प्रकरणात, कोक्लीया यांत्रिक कंपनांच्या संपर्कात असताना विद्युत सिग्नल तयार करत नाही. अशा कर्णबधिर लोकांना कॉक्लियामध्ये इलेक्ट्रोड रोपण करून आणि यांत्रिक उत्तेजनाच्या संपर्कात आल्यावर उद्भवणारे विद्युत सिग्नल लागू करून त्यांना मदत करणे शक्य आहे.

मुख्य कार्याचे असे प्रोस्थेटिक्स, कॉक्लिया (कॉक्लीअर प्रोस्थेटिक्स), अनेक देशांमध्ये विकसित केले जात आहेत. रशियामध्ये, रशियन मेडिकल युनिव्हर्सिटीमध्ये कॉक्लियर प्रोस्थेटिक्स विकसित आणि लागू केले गेले. कॉक्लियर प्रोस्थेसिस अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 6.12, येथे 1 - मुख्य भाग, 2 - मायक्रोफोनसह इअरहुक, 3 - इम्प्लांट करण्यायोग्य इलेक्ट्रोडशी जोडण्यासाठी इलेक्ट्रिकल कनेक्टर प्लग.

ध्वनी प्रतिबिंब

ध्वनी प्रतिबिंब

जेव्हा ध्वनी दोन लवचिक माध्यमांमधील इंटरफेसवर पडतो आणि इंटरफेसमधून त्याच माध्यमात प्रसारित होणाऱ्या तरंगांची निर्मिती, ध्वनी विखुरणे किंवा ध्वनी विवर्तन.
घटना लहरीमुळे माध्यमांमधील इंटरफेस होतात, परिणामी परावर्तित आणि अपवर्तित लाटा उद्भवतात. त्यांची रचना आणि तीव्रता अशी असावी की इंटरफेसच्या दोन्ही बाजूंना इंटरफेसवर कार्य करणारे कण वेग आणि लवचिक ताण समान असतील. मुक्त पृष्ठभागावरील सीमा परिस्थिती अशी आहे की या पृष्ठभागावर कार्य करणारे लवचिक ताण शून्याच्या समान आहेत.
परावर्तित लहरींमध्ये घटना लहरीसारखेच ध्रुवीकरण असू शकते किंवा त्यांचे ध्रुवीकरण वेगळे असू शकते. नंतरच्या प्रकरणात, ते परावर्तन किंवा अपवर्तन दरम्यान मोडच्या परिवर्तन किंवा रूपांतरणाबद्दल बोलतात. विमान लहरींचे प्रतिबिंबसमतल लहरींच्या परावर्तनाद्वारे एक विशेष भूमिका बजावली जाते, कारण समतल लहरी, जेव्हा परावर्तित होतात आणि अपवर्तित होतात तेव्हा ते समतल राहतात आणि अनियंत्रित आकार समतल लहरींच्या संचाचे प्रतिबिंब मानले जाऊ शकते. निर्माण होणाऱ्या परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींची संख्या माध्यमांच्या लवचिक गुणधर्मांच्या स्वरूपावर आणि ध्वनिक लहरींच्या संख्येनुसार निर्धारित केली जाते. त्यांच्यामध्ये अस्तित्वात असलेल्या शाखा. सीमा परिस्थितीमुळे, घटनेच्या वेव्ह वेक्टरच्या इंटरफेस प्लेनवरील प्रक्षेपण, परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी एकमेकांच्या समान असतात (चित्र 1).

तांदूळ. 1. फ्लॅट इंटरफेसवर प्लेन ध्वनी लहरींचे परावर्तन आणि अपवर्तन योजना.

हे परावर्तन आणि अपवर्तनाचे नियम सूचित करते, i, प्रतिबिंबित आरआणि अपवर्तित k टलाटा आणि सामान्य NN"इंटरफेसला त्याच विमानात (घटनेचे विमान); 2) परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या घटनांच्या कोनांच्या साइन्सचे गुणोत्तर फेज वेग c i, आणि संबंधित लाटा एकमेकांच्या समान आहेत:
(निर्देशांक परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींचे ध्रुवीकरण दर्शवतात). समस्थानिक माध्यमांमध्ये, जेथे वेव्ह वेक्टरच्या दिशा ध्वनी किरणांच्या दिशानिर्देशांशी जुळतात, तेथे परावर्तन आणि अपवर्तनाचे नियम स्नेलच्या नियमाचे नेहमीचे स्वरूप धारण करतात. एनिसोट्रॉपिक माध्यमांमध्ये, परावर्तनाचे नियम केवळ लहरी सामान्यांच्या दिशा ठरवतात; अपवर्तित किंवा परावर्तित किरणांचा प्रसार कसा होईल हे या सामान्यांशी संबंधित रेडियल वेगाच्या दिशेवर अवलंबून असते.
घटनांच्या पुरेशा लहान कोनात, सर्व परावर्तित आणि अपवर्तित लाटा या समतल लहरी असतात ज्या इंटरफेसमधून घटना किरणोत्सर्गाची ऊर्जा वाहून नेतात. तथापि, जर k.-l साठी. अपवर्तित तरंग अधिक गती c iप्रसंग लहर, नंतर घटनांच्या कोनांसाठी, मोठे. n गंभीर angle = arcsin, संबंधित अपवर्तित तरंगाच्या वेव्ह व्हेक्टरचा सामान्य घटक काल्पनिक बनतो, 2. तथापि, गंभीर कोनापेक्षा जास्त कोनात इंटरफेसवर तरंगाच्या घटनेमुळे संपूर्ण परावर्तन होऊ शकत नाही, कारण घटना रेडिएशन वेगळ्या ध्रुवीकरणाच्या लाटांच्या रूपात दुसऱ्या माध्यमात प्रवेश करू शकतो.
गंभीर O.Z वर, परावर्तित लहरींसाठी देखील कोन अस्तित्वात असतो. मोड रूपांतरण होते आणि रूपांतरणामुळे होणारी लहर वेगापेक्षा जास्त असते c iघटना लहर. गंभीर पेक्षा कमी घटनांच्या कोनांसाठी. कोन, घटनेतील ऊर्जेचा काही भाग ध्रुवीकरणासह परावर्तित तरंगाच्या रूपात सीमेपासून दूर नेला जातो; अशी लाट एकसमान नसलेली असते, मध्यम 1 मध्ये खोलवर कमी होते आणि उर्जेच्या हस्तांतरणामध्ये भाग घेत नाही. इंटरफेस उदाहरणार्थ, गंभीर कोन = आर्कसिन ( c t/c L) जेव्हा ट्रान्सव्हर्स ध्वनिक परावर्तित होते तेव्हा उद्भवते. लाटा टसमस्थानिक घनाच्या सीमेपासून आणि रेखांशाच्या लहरीमध्ये त्याचे रूपांतर एल (सह t आणि C L -अनुप्रस्थ आणि अनुदैर्ध्य ध्वनी लहरींचे वेग, अनुक्रमे).
सीमा परिस्थितीनुसार परावर्तित आणि अपवर्तित लहरींचे मोठेपणा मोठेपणाद्वारे रेखीयपणे व्यक्त केले जातात अ iघटना लहर, ज्याप्रमाणे ऑप्टिक्समधील हे प्रमाण घटना विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या मोठेपणाद्वारे व्यक्त केले जाते. लाटा वापरून फ्रेस्नेल सूत्रे.समतल तरंगाचे प्रतिबिंब परिमाणात्मकरित्या मोठेपणा गुणांक द्वारे दर्शविले जाते. परावर्तन, जे परावर्तित लहरींच्या मोठेपणा आणि घटनेच्या मोठेपणाचे गुणोत्तर आहेत: = मोठेपणा गुणांक. सामान्य प्रकरणातील प्रतिबिंब जटिल आहेत: त्यांचे मॉड्यूल abs संबंध निर्धारित करतात. मोठेपणा मूल्ये आणि टप्पे परावर्तित लहरींचे फेज शिफ्ट निर्दिष्ट करतात. मोठेपणा गुणांक त्याच प्रकारे निर्धारित केले जातात. उत्तीर्ण परावर्तित आणि अपवर्तित तरंगांमधील घटना विकिरण उर्जेचे पुनर्वितरण गुणांकाने दर्शवले जाते. परावर्तन आणि तीव्रतेचे प्रसारण, जे परावर्तित (अपवर्तित) आणि घटना लहरींमधील वेळ-सरासरी ऊर्जा प्रवाह घनतेच्या इंटरफेस घटकांचे सामान्य ते गुणोत्तर आहेत:

संबंधित लहरींमध्ये आवाजाची तीव्रता कुठे आहे आणि संपर्क माध्यमांची घनता कुठे आहे. इंटरफेसला पुरविलेल्या आणि त्यातून वाहून नेल्या जाणाऱ्या उर्जेचा समतोल ऊर्जा प्रवाहाच्या सामान्य घटकांच्या समतोलपर्यंत कमी केला जातो:

कोफ. प्रतिबिंब दोन्ही ध्वनीशास्त्रावर अवलंबून असतात. .कोनाचे वर्ण अवलंबित्व गंभीर च्या उपस्थितीद्वारे निर्धारित केले जाते कोन, तसेच शून्य परावर्तनाचे कोन, त्यांच्या खाली आल्यावर, ध्रुवीकरणासह परावर्तित लहर तयार होत नाही.

ओ. झेड. दोन द्रव्यांच्या इंटरफेसवर. नायब. O. z चे साधे चित्र दोन द्रवपदार्थांमधील इंटरफेसमध्ये उद्भवते. या प्रकरणात, कोणतेही लहर रूपांतरण नाही आणि प्रतिबिंब मिरर कायद्यानुसार आणि गुणांकानुसार होते. प्रतिबिंब समान आहे

कुठे आणि c 1.2 - समीप माध्यमातील ध्वनीची घनता आणि गती . आणि 2. अपवर्तित लहरीसाठी ध्वनीचा वेग अपवर्तित तरंगाच्या ध्वनीच्या वेगापेक्षा जास्त असल्यास ( सह 1 c 2), नंतर गंभीर. कोणताही कोन नाही.

मूल्यापर्यंत इंटरफेसवर सामान्य लहरी घटनांसह आर = - 1 स्लाइडिंग फॉल सह जर ध्वनिक. r 2 पासून 2 बुधवार 2 माध्यमाचा अधिक प्रतिबाधा 1 , नंतर घटना कोनात

गुणांक प्रतिबिंब नाहीसे होते आणि सर्व घटना पूर्णपणे माध्यमात जातात 2.
जेव्हा 1 पासून<с 2 ,возникает критический угол =arcsin(c 1 /c 2). येथे<коэф. отражения - действительная величина; фазовый между падающейи отражённой волнами отсутствует. Величина коэф. отражения меняется отзначения R0पर्यंत सामान्य ड्रॉपसह आर = 1 घटनेचा कोन गंभीर सारखा आहे. या प्रकरणात, ध्वनिक असल्यास शून्य प्रतिबिंब देखील येऊ शकते प्रसारमाध्यमांचा अडथळा, व्यस्त असमानता धारण करते शून्य परावर्तनाचा कोन अजूनही अभिव्यक्ती (6) द्वारे निर्धारित केला जातो. गंभीर एकापेक्षा मोठ्या घटनांच्या कोनांसाठी, संपूर्ण आंतरिक आहे प्रतिबिंब: आणि घटना विकिरण माध्यमात खोलवर जाते 2 आत प्रवेश करत नाही. वातावरणात 2, तथापि, परावर्तित तरंगाचे क्षेत्र दोन क्षेत्रांच्या हस्तक्षेपामुळे तयार होते: स्पेक्युलरली परावर्तित तरंग आणि लाट, माध्यमात उद्भवणारी 1 एकसंध लहर 2. नॉन-प्लेन (उदाहरणार्थ, गोलाकार) लहरींच्या परावर्तनात, अशी पुन: उत्सर्जित तरंग प्रत्यक्षात तथाकथित स्वरूपात प्रयोगात दिसून येते. बाजूची लहर (पहा लाटा,विभाग प्रतिबिंब आणि).

ओ. झेड. घन सीमा पासून. परावर्तक घन शरीर असल्यास परावर्तनाचे स्वरूप अधिक क्लिष्ट होते. कधी सहद्रवामध्ये कमी रेखांशाचा वेग असतो एलआणि आडवा सहघन शरीरात ध्वनीचे टी, जेव्हा घन शरीरासह द्रवाच्या सीमेवर परावर्तित होते, तेव्हा दोन गंभीर परिस्थिती उद्भवतात. कोन: अनुदैर्ध्य = आर्कसिन ( s/s L) आणि ट्रान्सव्हर्स = आर्कसिन ( s/sट ). त्याच वेळी, नेहमीपासून L सह > सहट . घटना गुणांकाच्या कोनात. प्रतिबिंब वैध आहे (चित्र 2). घटना रेडिएशन रेखांशाच्या आणि आडवा अपवर्तित लहरींच्या स्वरूपात घनामध्ये प्रवेश करते. घन शरीरात आवाजाच्या सामान्य घटनांसह, केवळ मूल्य दिसून येते आररेखांशाच्या ध्वनिक गुणोत्तराने 0 निर्धारित केले जाते. द्रव आणि घन यांचे अवरोध f-le (5) (- द्रव आणि घनतेची घनता) सारखे असतात.

तांदूळ. 2. ध्वनी परावर्तन गुणांकाच्या मॉड्यूलसचे अवलंबित्व | आर | (घन रेषा) आणि त्याचे टप्पे (डॅश-डॉटेड रेषा) घटनांच्या कोनातून द्रव आणि घन शरीराच्या सीमेवर.

गुणांकावर आणि घटनेचा भाग रेडिएशन अपवर्तित ट्रान्सव्हर्स वेव्हच्या रूपात घन शरीरात खोलवर प्रवेश करतो. म्हणून साठी<<величина лишь при поперечная волна не образуется и |आर|= 1. परावर्तित किरणोत्सर्गाच्या निर्मितीमध्ये नॉन-एकसमान रेखांशाच्या लहरींचा सहभाग, दोन द्रव्यांच्या सीमेवर, परावर्तित लहरीमध्ये फेज शिफ्ट म्हणून कारणीभूत ठरतो. जेव्हा पूर्ण आंतरिक असते प्रतिबिंब:1. सीमेजवळील घन शरीरात, केवळ एकसंध लाटा तयार होतात ज्या शरीरात झपाट्याने क्षय करतात. कोनांसाठी परावर्तित तरंगाची फेज शिफ्ट मुख्यत्वे इंटरफेसवरील गळती द्रवपदार्थाच्या उत्तेजनाशी संबंधित असते. रेले लाटा.अशी लाट रेले कोनाच्या जवळच्या घटनांच्या कोनात द्रव असलेल्या घनाच्या सीमेवर उद्भवते = आर्कसिन ( s/s R),कुठे C R -घन शरीराच्या पृष्ठभागावर रेले वेव्ह वेग. इंटरफेसच्या बाजूने प्रसार करताना, गळती तरंग पूर्णपणे मध्ये पुन्हा उत्सर्जित होते.
तर सहसहट . संपूर्ण अंतर्गत घन असलेल्या द्रवाच्या सीमेवर कोणतेही प्रतिबिंब नसते: घटना विकिरण घटनांच्या कोणत्याही कोनात प्रवेश करते, कमीत कमी ट्रान्सव्हर्स वेव्हच्या रूपात. जेव्हा ध्वनी लहरी गंभीर बिंदूच्या खाली येते तेव्हा संपूर्ण परावर्तन होते. कोन किंवा स्लाइडिंग फॉल. जेव्हा c>c L गुणांक. वास्तविक, O. Z. चे प्रतिबिंब, घन शरीरात प्रसारित होते. जेव्हा समस्थानिक घनामध्ये ध्वनी प्रसारित होतो, तेव्हा कमाल. साधे वर्ण म्हणजे कातरणे लहरींचे प्रतिबिंब, दोलनांची दिशा ज्यामध्ये इंटरफेस समतल असते. अशा लहरींचे परावर्तन किंवा अपवर्तन दरम्यान कोणतेही मोड रूपांतरण होत नाही. मुक्त सीमेवर किंवा द्रवसह इंटरफेसवर पडताना, अशी लहर पूर्णपणे परावर्तित होते ( आर = 1) आरशाच्या प्रतिबिंबाच्या नियमानुसार. दोन समस्थानिक घन पदार्थांमधील इंटरफेसमध्ये, माध्यमात स्पेक्युलर परावर्तित तरंगासह 2 ध्रुवीकरणासह एक अपवर्तित तरंग तयार होते. घटनांच्या समतल ध्रुवीकरण केलेल्या आडवा तरंग शरीराच्या मुक्त पृष्ठभागावर पडतात, तेव्हा त्याच ध्रुवीकरणाच्या परावर्तित लहरी आणि अनुदैर्ध्य लहरी दोन्ही सीमेवर दिसतात. , लहान गंभीर कोन = = आर्कसिन ( c T/c L),गुणांक प्रतिबिंब आरटी आणि आर एल -पूर्णपणे वास्तविक: परावर्तित लाटा घटना लहरीसह टप्प्यात (किंवा टप्प्याच्या बाहेर) सीमा सोडतात. सीमेवर, केवळ स्पेक्युलर परावर्तित ट्रान्सव्हर्स वेव्ह पाने; मुक्त पृष्ठभागाजवळ एक विसंगत अनुदैर्ध्य लाट तयार होते.
कोफ. परावर्तन जटिल बनते. जर घन शरीराची सीमा द्रवाच्या संपर्कात असेल, तर जेव्हा लाटा (रेखांशाचा किंवा आडवा) परावर्तित होतात, 2. ते घटनांच्या समतलामध्ये देखील असते.

बद्दल . h ॲनिसोट्रॉपिक मीडियाच्या इंटरफेसवर. ओ. झेड. क्रिस्टलीय इंटरफेसवर. पर्यावरण जटिल आहे. आणि या प्रकरणात परावर्तित आणि अपवर्तित लहरी स्वतःच परावर्तन आणि अपवर्तनाच्या कोनांची कार्ये आहेत (पहा. क्रिस्टल ध्वनीशास्त्र);त्यामुळे, घटनांच्या दिलेल्या कोनातून कोन ठरवतानाही गणिताच्या गंभीर समस्यांना तोंड द्यावे लागते. अडचणी जर घटनांच्या समतलाद्वारे वेव्ह वेक्टरच्या पृष्ठभागाचे क्रॉस सेक्शन ज्ञात असतील तर ग्राफिक वापरले जाते. वेव्ह वेक्टरचे कोन आणि टोक ठरवण्यासाठी पद्धत k आरआणि k टलंब आडवे NN",वेव्ह वेक्टर k च्या शेवटी इंटरफेसवर काढले iघटना लहर, ज्या बिंदूंवर हा लंब dif ला छेदतो. वेव्ह वेक्टर पृष्ठभागांची पोकळी (चित्र 3). परावर्तित (किंवा अपवर्तित) लहरींची संख्या प्रत्यक्षात इंटरफेसमधून संबंधित माध्यमाच्या खोलीपर्यंत पसरते, लंब किती पोकळी एकमेकांना छेदतात त्यावरून निर्धारित केले जाते. NN". एक k.-l सह छेदनबिंदू असल्यास. पोकळी अनुपस्थित आहे, याचा अर्थ असा आहे की संबंधित ध्रुवीकरणाची लाट एकसमान आहे आणि सीमेवरून ऊर्जा हस्तांतरित करत नाही. लंब NN"समान पोकळी अनेक वेळा ओलांडू शकते. गुण (गुण a 1 आणि a 2अंजीर मध्ये. 3). वेव्ह वेक्टरच्या संभाव्य स्थानांवरून k आर (किंवा k t) ज्या लाटा प्रत्यक्ष पाहिल्या जातात त्यांच्याशी संबंधित असतात ज्यासाठी रेडियल वेग वेक्टर असतो

तांदूळ. 3. क्रिस्टलीय माध्यमांमधील इंटरफेसमध्ये परावर्तन आणि अपवर्तनाचे कोन निश्चित करण्यासाठी ग्राफिकल पद्धत 1 आणि 2.L, FTआणि एस.टी- अर्ध-रेखांशासाठी वेव्ह वेक्टरचे पृष्ठभाग. नियमानुसार, परावर्तित (अपवर्तित) लाटा वेगवेगळ्या प्रकारच्या असतात. ध्वनिक शाखा चढउतार तथापि, क्रिस्टल्समध्ये याचा अर्थ होतो. ॲनिसोट्रॉपी, जेव्हा वेव्ह व्हॅक्टर्सच्या पृष्ठभागावर अवतल विभाग असतात (चित्र 4), दोलनांच्या एकाच शाखेशी संबंधित दोन परावर्तित किंवा अपवर्तित लहरींच्या निर्मितीसह प्रतिबिंब शक्य आहे.
प्रायोगिकरित्या, ध्वनी लहरींचे मर्यादित बीम पाहिले जातात, ज्याच्या प्रसाराच्या दिशा रेडियल वेगांद्वारे निर्धारित केल्या जातात. एनएन" इंटरफेसमध्ये. विशेषतः, परावर्तित एक सामान्यच्या त्याच बाजूला घटनांच्या समतलात पडू शकतो. एन,घटना बीम प्रमाणेच. या शक्यतेचे मर्यादित प्रकरण म्हणजे नंतरच्या तिरकस घटनांवरील घटना बीमवर परावर्तित बीमचे सुपरपोझिशन.

तांदूळ. 4. एकाच ध्रुवीकरणाच्या दोन परावर्तित लहरींच्या निर्मितीसह क्रिस्टलच्या मुक्त पृष्ठभागावर ध्वनिक लहरी घटनेचे प्रतिबिंब: ए- परावर्तित लहरींच्या वेव्ह वेक्टरचे निर्धारण (सह g- रेडियल वेग वेक्टर); b- मर्यादित क्रॉस-सेक्शनच्या ध्वनी बीमच्या प्रतिबिंबाचा आकृती.

O. z च्या स्वभावावर क्षीणतेचा प्रभाव..Coef. दोन्ही सीमा माध्यमांमध्ये ध्वनीचे क्षीणन नगण्य असल्यास प्रतिबिंब आणि प्रसारण ध्वनीच्या वारंवारतेवर अवलंबून नसतात. लक्षात येण्याजोगे क्षीणन केवळ गुणांकाच्या वारंवारता अवलंबनाकडे नेत नाही. प्रतिबिंब आर,परंतु तुम्ही त्याचे प्रसंगावधान कोनावरही विकृत करता, विशेषत: गंभीर बिंदूजवळ. कोपरे (चित्र 5, ए). द्रव आणि घन यांच्यातील इंटरफेसमधून परावर्तित केल्यावर, क्षीणन प्रभाव कोनीय अवलंबनात लक्षणीय बदल करतात आररेले कोनाच्या जवळ घटनांच्या कोनात (चित्र. 5 ब).घटनांच्या अशा कोनांवर नगण्य क्षीणता असलेल्या माध्यमांच्या सीमेवर, | आर|= 1 (वक्र 1 अंजीर मध्ये. ५, b).क्षीणतेची उपस्थिती ही वस्तुस्थिती दर्शवते की | आर|1 पेक्षा कमी होतो आणि जवळपास किमान तयार होतो | आर|(वक्र 2 - 4). वारंवारता वाढते आणि गुणांक मध्ये संबंधित वाढ. क्षीणन, किमान वाढीची खोली, f 0, म्हणतात. शून्य परावर्तन वारंवारता, मि. अर्थ | आर| नाहीशी होणार नाही (वक्र 3, अंजीर.५, b). वारंवारतेमध्ये आणखी वाढ केल्याने किमान (वक्र 4 ) O.Z वर क्षीणन प्रभावाचा प्रभाव. घटनांच्या जवळजवळ कोणत्याही कोनासाठी (वक्र 5). घटना लहरीच्या मोठेपणाच्या तुलनेत परावर्तित तरंगाच्या मोठेपणामध्ये घट झाल्याचा अर्थ असा नाही की आपत्कालीन विकिरण घनतेमध्ये प्रवेश करते. हे आउटगोइंग रेले वेव्हच्या शोषणाशी निगडीत आहे, जे घटना विकिरणाने उत्तेजित होते आणि परावर्तित लाटाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेते. जेव्हा ध्वनी वारंवारता fवारंवारता समान f 0, घटना वेव्हची सर्व ऊर्जा इंटरफेसमध्ये विसर्जित केली जाते.

तांदूळ. 5. कोनीय अवलंबित्व | आर|जल-स्टील सीमेवर, क्षीणन लक्षात घेऊन: ए- कोनीय अवलंबनाचे सामान्य स्वरूप | आर| सॉलिड लाइन - नुकसान विचारात न घेता, डॅश लाइन - क्षीणन विचारात घेतलेल्या समान; b- कोणीय अवलंबित्व | आररेले कोनाजवळ, तरंगलांबीमध्ये स्टीलमध्ये ट्रान्सव्हर्स लाटा शोषण्याच्या विविध मूल्यांवर. वक्र 1 - 5 हे 3 x 10 -4 (वक्र) च्या मूल्यापासून या पॅरामीटरमधील वाढीशी संबंधित आहे 1 ) ते मूल्य = 1 (वक्र 5) घटनेच्या प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) रेडिएशनच्या वारंवारतेत संबंधित वाढीमुळे.

ओ. झेड. स्तर आणि प्लेट्स पासून.बद्दल. h थर किंवा प्लेट निसर्गात अनुनाद आहे. परावर्तित आणि प्रसारित लहरी थराच्या सीमेवर लहरींच्या अनेक पुनरावर्तनांच्या परिणामी तयार होतात. द्रव थराच्या बाबतीत, घटना लहरी स्नेलच्या नियमानुसार निर्धारित केलेल्या अपवर्तन कोनात थरात प्रवेश करते. री-रिफ्लेक्शन्समुळे, रेखांशाच्या लहरी थरातच उद्भवतात, त्या थराच्या सीमारेषेपर्यंत काढलेल्या सामान्य कोनात पुढे आणि उलट दिशेने पसरतात (चित्र 6, ए). कोन हा स्तराच्या सीमेवरील घटनांच्या कोनाशी संबंधित अपवर्तनाचा कोन आहे. जर थरातील आवाजाचा वेग सहध्वनीचा आणखी २ वेग सह 1 सभोवतालच्या द्रवामध्ये, नंतर परावर्तित लहरींची प्रणाली तेव्हाच उद्भवते जेव्हा एकूण अंतर्गत कोन पेक्षा कमी असतो. प्रतिबिंब = arcsin(c 1 /c 2). तथापि, पुरेशा पातळ थरांसाठी, एक प्रसारित तरंग गंभीरपेक्षा मोठ्या घटनांच्या कोनात देखील तयार होते. या प्रकरणात गुणांक लेयरमधील परावर्तन abs असल्याचे दिसून येते. मूल्य 1 पेक्षा कमी. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की जेव्हा सीमेजवळील लेयरमध्ये बाहेरून लाट येते तेव्हा एक नॉन-एकसमान लाट उद्भवते, ती थराच्या खोलीत वेगाने क्षीण होते. जर थर जाडी dएकसमान लाटाच्या आत प्रवेश करण्याच्या खोलीपेक्षा कमी किंवा तुलनात्मक आहे, नंतर नंतरच्या थराच्या विरुद्ध सीमा विस्कळीत करते, परिणामी प्रसारित लहर त्यातून आसपासच्या द्रवामध्ये उत्सर्जित होते. क्वांटम मेकॅनिक्समधील कणांच्या झिरपणाशी ही लहरी पाझरणारी घटना आहे.
कोफ. थर प्रतिबिंब

थर, अक्षात वेव्ह वेक्टरचा सामान्य घटक कुठे आहे z-थर सीमांना लंब, आर 1 आणि आर 2 - गुणांक ओ. झेड. नियतकालिक दर्शवते ऑडिओ वारंवारता कार्य fआणि थर जाडी dजेव्हा थरातून लहरी प्रवेश होतो, | आर |वाढीसह fकिंवा d monotonically 1 कडे झुकते.

तांदूळ. 6. द्रव थरातून ध्वनिलहरीचे प्रतिबिंब: अ -प्रतिबिंब सर्किट; 1 - आसपासचा द्रव; 2- थर; b - परावर्तन गुणांकाच्या मापांकाचे अवलंबित्व | आर|घटनेचा कोन.

घटना कार्याचा कोन कसा महत्त्वाचा आहे? आर |मॅक्सिमा आणि मिनिमाची प्रणाली आहे (चित्र 6, b).जर लेयरच्या दोन्ही बाजूंना समान द्रव असेल तर किमान बिंदूंवर आर = 0. शून्य परावर्तन तेव्हा होते जेव्हा लेयरची जाडी ओलांडून फेज शिफ्ट अर्ध-चक्रांच्या पूर्णांक संख्येइतके असते

आणि सलग दोन रि-रिफ्लेक्शन्सनंतर वरच्या माध्यमात येणाऱ्या लाटा अँटीफेजमध्ये असतील आणि एकमेकांना रद्द करतील. याउलट, सर्व परावर्तित लाटा एकाच टप्प्यासह खालच्या माध्यमात प्रवेश करतात आणि प्रसारित तरंगाचे मोठेपणा जास्तीत जास्त होते. संप्रेषण तेव्हा होते जेव्हा अर्ध-लहरींची पूर्णांक संख्या थर जाडीवर बसते: d =कुठे . =1,2,3,..., - लेयर मटेरियलमधील ध्वनी तरंगलांबी; म्हणून, ज्या स्तरांसाठी स्थिती (8) समाधानी आहे त्यांना म्हणतात. अर्धी लहर रिलेशनशिप (8) फ्री लिक्विड लेयरमध्ये सामान्य वेव्हच्या अस्तित्वाच्या स्थितीशी जुळते. यामुळे, स्तरांद्वारे संपूर्ण प्रसार होतो जेव्हा घटना रेडिएशन लेयरमधील एक किंवा दुसरी सामान्य लहर उत्तेजित करते. सभोवतालच्या द्रवासह लेयरच्या संपर्कामुळे, सामान्य लहर गळती आहे: त्याच्या प्रसारादरम्यान, ती घटना किरणोत्सर्गाची उर्जा खालच्या माध्यमात पूर्णपणे विकिरण करते.
जेव्हा थराच्या विरुद्ध बाजूंवरील द्रव भिन्न असतात, तेव्हा अर्ध-वेव्ह लेयरच्या उपस्थितीचा घटना लहरीवर कोणताही परिणाम होत नाही: गुणांक. स्तरावरील परावर्तन गुणांकाच्या बरोबरीचे आहे. या द्रव्यांच्या सीमांमधून थेट त्यांच्याद्वारे प्रतिबिंब. संपर्क ध्वनीशास्त्रातील अर्ध-वेव्ह स्तरांव्यतिरिक्त, ऑप्टिक्समध्ये, तथाकथित. जाडीचे क्वार्टर-वेव्ह लेयर्स स्थिती पूर्ण करतात ( n = 1,2,...).त्यानुसार ध्वनीशास्त्र निवडणे. लेयरचा प्रतिबाधा, आपण दिलेल्या वारंवारतेसह लहरीच्या थरातून शून्य प्रतिबिंब मिळवू शकता fथरावरील त्याच्या घटनांच्या विशिष्ट कोनात. अशा स्तरांचा वापर प्रतिक्षेपक ध्वनिक स्तर म्हणून केला जातो.
द्रवामध्ये बुडवलेल्या अनंत घन प्लेटमधून ध्वनी लहरींच्या परावर्तनासाठी, द्रव थरासाठी वर वर्णन केलेल्या परावर्तनाचे स्वरूप सर्वसाधारण शब्दात राहील. प्लेटमधील प्रतिबिंबांदरम्यान, रेखांशाच्या व्यतिरिक्त, कातरणे लाटा देखील उत्तेजित होतील. कोन आणि , ज्या अंतर्गत अनुदैर्ध्य आणि आडवा लहरी प्लेटमध्ये अनुक्रमे प्रसारित होतात, स्नेलच्या नियमानुसार घटनांच्या कोनाशी संबंधित आहेत. कोन आणि वारंवारता अवलंबित्व| आर| द्रव स्तरातून परावर्तनाच्या बाबतीत, मॅक्सिमा आणि मिनिमाची पर्यायी प्रणाली दर्शवेल. प्लेटमधून संपूर्ण प्रसारण तेव्हा होते जेव्हा घटना रेडिएशन सामान्य लहरींपैकी एक उत्तेजित करते, ज्या गळती लहरी असतात. कोकरू लाटा. O. z चे अनुनाद पात्र. त्यांच्या ध्वनीशास्त्रातील फरक कमी झाल्यामुळे थर किंवा प्लेटमधून पुसले जाते. पर्यावरणाच्या गुणधर्मांमधील गुणधर्म. अकौस्टिकमध्ये वाढ आणि | R(fd)|.

विमान नसलेल्या लहरींचे प्रतिबिंब. प्रत्यक्षात, केवळ विमान नसलेल्या लाटा अस्तित्वात आहेत; त्यांचे प्रतिबिंब समतल लहरींच्या परावर्तनापर्यंत कमी करता येते. एकरंगी अनियंत्रित आकाराच्या वेव्हफ्रंटसह एक लहर समान गोलाकार वारंवारता असलेल्या समतल लहरींच्या संचाच्या रूपात दर्शविली जाऊ शकते, परंतु भिन्न वेव्ह वेक्टर k च्या दिशानिर्देश. बेसिक घटना रेडिएशनचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्याचे अवकाशीय - मोठेपणाचा संच ए(k) विमान लहरी, ज्या एकत्रितपणे घटना लहर बनवतात. Abs. k चे मूल्य वारंवारता द्वारे निर्धारित केले जाते, म्हणून ते स्वतंत्र नाहीत. जेव्हा विमानातून परावर्तित होते z= 0 सामान्य घटक k zस्पर्शिक घटकांद्वारे निर्दिष्ट k x, k y: k z=प्रत्येक तरंग जी घटना प्रारणाचा भाग आहे ती इंटरफेसवर स्वत:च्या कोनात येते आणि इतर लहरींपासून स्वतंत्रपणे परावर्तित होते. फील्ड F( आर) परावर्तित तरंग सर्व परावर्तित समतल लहरींच्या सुपरपोझिशन म्हणून उद्भवतात आणि घटना रेडिएशनच्या अवकाशीय स्पेक्ट्रमद्वारे व्यक्त केले जातात A(k x, k y) icoef. प्रतिबिंब R(k x, k y):

एकत्रीकरण अनियंत्रितपणे मोठ्या मूल्यांच्या प्रदेशापर्यंत विस्तारते k xआणि k yघटना रेडिएशनच्या अवकाशीय स्पेक्ट्रममध्ये (गोलाकार तरंग परावर्तित करताना) घटक असतील तर k x(किंवा k y), मोठे, नंतर वास्तविक सह लाटा व्यतिरिक्त एक परावर्तित लहर निर्मिती मध्ये k z Inhomogeneous लाटा देखील भाग घेतात, ज्यासाठी k, -शुद्ध मूल्य. 1919 मध्ये G. Weyl (N. Weyl) यांनी प्रस्तावित केलेला हा दृष्टीकोन आणि फूरियर ऑप्टिक्सच्या संकल्पनांमध्ये त्याचा पुढील विकास झाला. सपाट पृष्ठभागावरून अनियंत्रित आकाराच्या लहरीच्या प्रतिबिंबाचे वर्णन.
O. z चा विचार करताना. एक रेडिएशन दृष्टीकोन देखील शक्य आहे, जो तत्त्वांवर आधारित आहे भौमितिक ध्वनीशास्त्र.घटना रेडिएशन इंटरफेसशी संवाद साधणाऱ्या किरणांचा संच मानला जातो. या प्रकरणात, हे लक्षात घेतले जाते की स्नेलच्या नियमांचे पालन करून, आपत्कालीन किरण केवळ नेहमीच्या पद्धतीने परावर्तित आणि अपवर्तित होत नाहीत तर इंटरफेसवरील काही किरण विशिष्ट कोनातून उत्तेजित होतात. n पार्श्व लहरी, तसेच गळती (रेले, इ.) किंवा गळती वेव्हगाइड (लांब लाटा इ.). इंटरफेसच्या बाजूने प्रसार करताना, अशा लहरी पुन्हा माध्यमात उत्सर्जित केल्या जातात आणि परावर्तित लहरींच्या निर्मितीमध्ये भाग घेतात. मूलभूत सरावासाठी. परावर्तन गोलाकार आहे. ध्वनिक लहरींनी एकत्रित केलेल्या लाटा. मर्यादित-विभाग बीम आणि केंद्रित ध्वनी बीम.

गोलाकार लाटांचे प्रतिबिंब. परावर्तन नमुना गोलाकार आहे. बिंदू स्त्रोताद्वारे द्रव I मध्ये तयार केलेली लहर बद्दल,ध्वनीच्या गतीमधील संबंधावर अवलंबून असते सह 1 आणि 2 पासूनसंपर्क द्रव I आणि II (चित्र 7). जर c t > c 2, तर गंभीर. कोणताही कोन नसतो आणि भौमितिक नियमांनुसार परावर्तन होते. ध्वनीशास्त्र मध्यम I मध्ये, एक परावर्तित गोलाकार कण दिसतो. O". स्त्रोताची काल्पनिक प्रतिमा तयार करणे आणि परावर्तित तरंग बिंदूवर केंद्रीत असलेल्या गोलाचा भाग आहे बद्दल"

तांदूळ. 7. दोन द्रवांमधील इंटरफेसमध्ये गोलाकार लहरींचे प्रतिबिंब: बद्दलआणि बद्दल" -वास्तविक काल्पनिक स्रोत; 1 - परावर्तित गोलाकार लहरी समोर; 2 - अपवर्तित लहर समोर; 3 - बाजूची लहर समोर.

कधी c 2 lएक गंभीर आहे परावर्तित गोलाकार व्यतिरिक्त मध्यम I मध्ये कोन. तरंग, परावर्तित किरणोत्सर्गाचा आणखी एक घटक उद्भवतो. गंभीर अंतर्गत इंटरफेसवरील किरण घटना कोन उत्तेजित लहर II मध्यम मध्ये, कडा वेगाने पसरतात सह 2 इंटरफेस पृष्ठभागाच्या बाजूने आणि तथाकथित तयार करून मध्यम I मध्ये पुन्हा उत्सर्जित केले जाते. अरे बाजूने OAआणि नंतर पुन्हा विघटित वातावरण I मध्ये हस्तांतरित केले. बिंदूपासून इंटरफेसचे बिंदू . ठिपके सह,ज्यामध्ये या क्षणी अपवर्तित लहरीचा पुढचा भाग स्थित आहे. NE, एका कोनात सीमेकडे झुकलेला आणि एका बिंदूपर्यंत विस्तारित मध्ये,जिथे ते आरशा-प्रतिबिंबित गोलाकाराच्या समोर भेटते. लाटा अंतराळात, पार्श्व लहरीचा पुढचा भाग कापलेल्या शंकूचा पृष्ठभाग असतो जो खंड फिरतो तेव्हा दिसून येतो. NEसुमारे सरळ ओओ".परावर्तित केल्यावर, गोलाकार. घन शरीराच्या पृष्ठभागावरील द्रवातील लाटा कोनिक सारख्या असतात. इंटरफेसवरील गळती रेले वेव्हच्या उत्तेजनामुळे तरंग तयार होते. परावर्तन गोलाकार लाटा - मुख्य प्रयोगांपैकी एक. भूध्वनीशास्त्र, भूकंपविज्ञान, जलध्वनी आणि महासागर ध्वनीशास्त्राच्या पद्धती.

मर्यादित-विभागाच्या ध्वनिक बीमचे प्रतिबिंब. कोलिमेटेड ध्वनी बीमचे प्रतिबिंब, ज्याचा वेव्हफ्रंट प्रामुख्याने आहे तुळईचा भाग सपाट जवळ आहे, बहुतेक घटनांच्या कोनांसाठी उद्भवते जसे की विमान लहर परावर्तित होते. जेव्हा तुळई परावर्तित होते, किंवा रेले कोनात, स्पेक्युलर परावर्तनासह, एक परिणाम होतो. पार्श्व किंवा गळती Roleigh लहर. या प्रकरणात परावर्तित बीमचे क्षेत्र हे स्पेक्युलर परावर्तित बीम आणि पुन्हा उत्सर्जित लहरींचे सुपरपोझिशन आहे. बीमच्या रुंदीवर, लगतच्या माध्यमांच्या लवचिक आणि चिकट गुणधर्मांवर अवलंबून, इंटरफेस प्लेनमध्ये बीमची बाजूकडील (समांतर) शिफ्ट (तथाकथित शॉच शिफ्ट) होते (चित्र 8), किंवा लक्षणीय विस्तार तुळई आणि पातळ दिसणे

तांदूळ. 8. परावर्तनात बीमचे पार्श्व विस्थापन: 1 - घसरण बीम; 2 - specularly परावर्तित बीम; 3- वास्तविक परावर्तित बीम.

संरचना जेव्हा बीम रेलेच्या कोनात घडतो, तेव्हा विकृतीचे स्वरूप तुळईच्या रुंदीमधील गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते. . रेडिएक गळती रेले लाट ओलसर करणे

द्रवामध्ये ध्वनी तरंगलांबी कुठे आहे, अ -एकता जवळ एक संख्यात्मक घटक. जर तुळईची रुंदी किरणोत्सर्गाच्या लांबीपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असेल. क्षीणन तेव्हाच होते जेव्हा बीम इंटरफेसच्या बाजूने एका रकमेने बदलतो. अरुंद बीमच्या बाबतीत, गळती झालेल्या पृष्ठभागाच्या लहरींच्या पुन: उत्सर्जनामुळे, बीम लक्षणीयरीत्या विस्तृत होते आणि सममितीय राहणे बंद होते (चित्र 9). स्पेक्युलर परावर्तित बीमने व्यापलेल्या प्रदेशाच्या आत, हस्तक्षेपाच्या परिणामी, एक शून्य किमान मोठेपणा दिसून येतो आणि बीम दोन भागांमध्ये विभाजित होतो. कॉलिमरचे नॉन-स्पेक्युलर प्रतिबिंब.

तांदूळ. 9. रेले कोनात घन शरीर T च्या पृष्ठभागावर द्रव G वरून पडणाऱ्या मर्यादित क्रॉस-सेक्शनच्या ध्वनी बीमचे प्रतिबिंब: 1 - घटना बीम; 2 - परावर्तित बीम; अ -शून्य मोठेपणा प्रदेश; b- तुळईच्या शेपटीचे क्षेत्रफळ.

नंतरच्या प्रकरणात, परावर्तनाचे नॉन-स्पेक्युलर वर्ण थर किंवा प्लेटमधील गळती वेव्हगाइड मोडच्या उत्तेजनामुळे होते. फोकस केलेल्या अल्ट्रासोनिक बीमच्या परावर्तनामध्ये बाजूच्या आणि गळतीच्या लाटा महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. विशेषतः, या लहरी वापरल्या जातात सूक्ष्मदर्शकध्वनिक निर्मितीसाठी प्रतिमा आणि धारण प्रमाण, लिट.: 1) ब्रेखोव्स्कीख एल.एम., लेयर्ड मीडियामधील लहरी, 2रा संस्करण., एम., 1973; 2) लँडौ एल.डी., लिफशिट्स ई.एम., हायड्रोडायनामिक्स, 4थी आवृत्ती, एम., 1988; 3) Brekhovskikh L.M., Godin O.A., स्तरित माध्यमांचे ध्वनिशास्त्र, व्ही.एम. लेविन.

भौतिक विश्वकोश. 5 खंडांमध्ये. - एम.: सोव्हिएत एनसायक्लोपीडिया. मुख्य संपादक ए.एम. प्रोखोरोव. 1988 .

UMC नुसार, इ.

धडा 2: ध्वनी घटना

विषय:

धडा प्रकार: एकत्रित

धड्याचा उद्देश: ध्वनी वैशिष्ट्ये आणि ध्वनी प्रतिबिंब इंद्रियगोचर अभ्यास

धड्याचे उद्दिष्ट (विद्यार्थी): ध्वनी वैशिष्ट्ये आणि ध्वनी प्रतिबिंब बद्दल ज्ञान प्राप्त करणे

धड्याची उद्दिष्टे: - ध्वनीच्या भौतिक (मोठेपणा, वारंवारता) आणि शारीरिक (उंची, लाऊडनेस, टिंबर) वैशिष्ट्यांबद्दल ज्ञान तयार करणे;

वैयक्तिक, नियामक, संप्रेषणात्मक सार्वत्रिक शिक्षण क्रियाकलाप विकसित करा;

संज्ञानात्मक स्वारस्य, कुतूहल, शिकण्यासाठी सकारात्मक प्रेरणा जोपासणे.

धडा उपलब्धता नकाशा

नियोजित मेटा-विषय परिणाम:

मौखिक आणि ग्राफिक स्वरूपात माहिती सादर करा.

वेगवेगळ्या ध्वनीची उदाहरणे द्या. प्रत्येक बाबतीत ध्वनी स्रोत सूचित करा.

ध्वनी लहरी कशी तयार होते?

वेगवेगळ्या माध्यमांमधील ध्वनी लहरींच्या गतीबद्दल तुम्हाला काय माहिती आहे?

हवेपेक्षा पाण्यात आवाजाचा वेग जास्त का आहे?

संज्ञानात्मक क्रियाकलाप: ध्वनी घटना, ध्वनी स्रोत, प्रसार आणि आवाजाचा वेग याबद्दल ज्ञानाचे पद्धतशीरीकरण आणि सामान्यीकरण

नियामक क्रियाकलाप: मूलभूत ज्ञान पुनरुत्पादन आणि दुरुस्त करण्याच्या प्रक्रियेत स्वतःचे आणि वर्गमित्रांवर नियंत्रण

3. ज्ञान अद्यतनित करणे

शिक्षक. माणूस आवाजाच्या जगात राहतो. आपण लोकांचे आवाज, पक्ष्यांचे गाणे, वाद्यांचे आवाज, जंगलाचा आवाज, कार्यरत यंत्रांचा आवाज ऐकतो. या ध्वनींमध्ये काय साम्य आहे आणि ते कसे वेगळे आहेत?

विद्यार्थी.सामान्य गोष्ट अशी आहे की सर्व ध्वनी कंपन करणाऱ्या शरीराद्वारे (मानवी स्वर दोर, पक्षी, वाद्याचे तार, झाडाच्या फांद्या इ.) तयार होतात आणि हे ध्वनी भिन्न असू शकतात, उदाहरणार्थ, त्यांच्या आवाजामध्ये.

शिक्षक.ध्वनीची मात्रा काय ठरवते असे तुम्हाला वाटते? ते कसे ठरवले जाते? तुम्हाला या प्रश्नाचे उत्तर जाणून घ्यायला आवडेल का? खुप छान. आम्ही ध्वनी वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करून आम्हाला स्वारस्य असलेल्या प्रश्नाचे उत्तर देऊ. धड्याचा विषय लिहा “आवाज आणि आवाजाची पिच. आवाजाचे प्रतिबिंब. ” आज आपण ध्वनीच्या भौतिक आणि शारीरिक वैशिष्ट्यांशी परिचित होऊ, कमी आवाजाचा उच्च आवाजापासून मोठा आवाज, शांत आवाजांपासून मोठा आवाज वेगळे करण्यास शिकू, लाकूड म्हणजे काय ते शिकू आणि ध्वनी लहरींच्या प्रतिबिंबाच्या नियमाचा अभ्यास करू.

स्टेज 4. नवीन शैक्षणिक साहित्य शिकणे

४.१. प्रयोगाद्वारे समस्या परिस्थिती निर्माण करणे आणि सोडवणे. व्यक्तिनिष्ठ अनुभवाचे वास्तविकीकरण

शिक्षक.चला शोधूया ध्वनीची मात्रा काय ठरवते? चला खालील प्रयोग करूया.

प्रात्यक्षिक. चला ट्यूनिंग फोर्कच्या स्टेमला हातोड्याने मारू. ध्वनी ट्यूनिंग फोर्कवर थ्रेडवर मणी आणूया. आपण काय निरीक्षण करतो आणि का?

विद्यार्थी. ट्यूनिंग फोर्कमधून मणी उसळते कारण ट्युनिंग फोर्क आवाज करतो, त्यामुळे ट्युनिंग फोर्कचा स्टेम कंपन करतो.

शिक्षक. जर मी जोरात मारले तर ट्यूनिंग फोर्कमधून मणी काढणे बदलेल असे तुम्हाला वाटते का?

विद्यार्थी. मला वाटते की आपण ट्यूनिंग फोर्क जितका जोरात मारू तितका अधिक (अधिक) मणी विचलित होईल.

शिक्षक.चला आपले गृहितक तपासूया. (प्रात्यक्षिक) ट्यूनिंग फॉर्क्सद्वारे आवाज कसा वेगळा आहे?

विद्यार्थी.ट्यूनिंग काटे वेगवेगळे आवाज काढतात. आपण ट्यूनिंग फोर्क जितका जोरात दाबू, तितके मोठे मोठेपणा ट्यूनिंग फोर्क लेग कंपन करेल, म्हणून, मोठा आवाज.

शिक्षक. कंपन मोठेपणावर ध्वनीच्या आवाजाचे अवलंबित्व पंख असलेल्या ट्यूनिंग फोर्कचा वापर करून स्पष्टपणे प्रदर्शित केले जाऊ शकते (चित्र 137 नुसार)

ग्राफिकदृष्ट्या, हे अवलंबित्व खालीलप्रमाणे दर्शविले जाऊ शकते:

शिक्षक.ध्वनी व्हॉल्यूम हे ध्वनीचे पहिले शारीरिक वैशिष्ट्य आहे, जे ध्वनी स्त्रोताच्या कंपनांच्या मोठेपणाद्वारे निर्धारित केले जाते. चला आपल्या प्रयोगाच्या भाग २ कडे वळू. प्रात्यक्षिक टेबलवर दोन ट्यूनिंग काटे आहेत. त्यांचा बाह्य फरक काय आहे?

विद्यार्थी: ते भिन्न आकाराचे आहेत, त्यांचे वस्तुमान भिन्न आहेत.

शिक्षक.प्रात्यक्षिक. मी या ट्यूनिंग फॉर्क्सचा आवाज प्रदर्शित करण्याचा आणि परिणामावर टिप्पणी करण्याचा प्रस्ताव देतो.

विद्यार्थी.हे ट्यूनिंग काटे वेगवेगळे आवाज काढतात. एक कमी आहे, दुसरा उच्च आहे. मला वाटते याचा त्यांच्या वस्तुमानाशी संबंध आहे. समान प्रभाव शक्तीसह, ट्यूनिंग फोर्कचे पाय वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीवर कंपन करतील.

शिक्षक. या गृहीतकाची चाचणी घेण्यासाठी, स्मोक्ड प्लेटवर ट्यूनिंग फॉर्क्सची कंपनं रेकॉर्ड करूया. पहिल्या ट्युनिंग फोर्कची वारंवारता कमी असते आणि तो कमी आवाज निर्माण करतो, दुसरा ट्युनिंग काटा जास्त आवाज निर्माण करतो, म्हणून कंपन वारंवारता जितकी जास्त तितका आवाज जास्त.

ग्राफिकदृष्ट्या हे खालीलप्रमाणे दर्शविले जाऊ शकते:

तर, ध्वनीची पिच हे दुसरे शारीरिक वैशिष्ट्य आहे, जे कंपनांच्या वारंवारतेद्वारे निर्धारित केले जाते.

आम्ही पियानोच्या आवाजात ट्रम्पेटचा आवाज कधीही गोंधळात टाकणार नाही. हजारो आवाजांतून आपण आपल्या आईचा आवाज ओळखतो. ध्वनीची लाकूड आपल्याला एका आवाजापासून दुसऱ्या आवाजात फरक करण्यास मदत करते.

लाकूड- जटिल ध्वनी लहरींचे वैयक्तिक वैशिष्ट्य, हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की ध्वनीमध्ये वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या अनेक साध्या ध्वनी असतात, म्हणजेच त्यात एक विशिष्ट "रंग" असतो, या आवाजाच्या गुणवत्तेला टिंबर म्हणतात. हे ध्वनीचे आणखी एक शारीरिक वैशिष्ट्य आहे.

आता कोणते वाद्य वाजते ते नाव देण्याचा प्रयत्न करा? (संगणकावर रेकॉर्ड केलेले)

(विद्यार्थ्यांची उत्तरे)

शिक्षक.खंड, खेळपट्टी आणि इमारती लाकूडत्यांना ध्वनीची शारीरिक वैशिष्ट्ये म्हणतात कारण ते आपल्या आकलनाशी संबंधित आहेत. ध्वनीची शारीरिक वैशिष्ट्ये भौतिक गोष्टींशी संबंधित आहेत, ज्यामुळे शांत ध्वनी, उच्च ते निम्न, वेगवेगळ्या स्त्रोतांकडून मोठ्या आवाजात फरक करणे शक्य होते. ध्वनीची भौतिक वैशिष्ट्ये काय आहेत?

विद्यार्थी.ध्वनीची शारीरिक वैशिष्ट्ये - मोठेपणा आणि वारंवारता.

शिक्षक. आता ध्वनी लहरींच्या मुख्य गुणधर्मांपैकी एकाशी परिचित होऊ या. ध्वनी लहरी, इतर कोणत्याही प्रमाणे, परावर्तित आणि अपवर्तन केले जाऊ शकते. लहरी प्रतिबिंबअडथळ्यांमधून ही एक अतिशय सामान्य घटना आहे. परावर्तनाचा हा नियम एक सामान्य लहरी नियम आहे, म्हणजेच तो ध्वनी आणि प्रकाशासह कोणत्याही लहरींसाठी वैध आहे. आम्ही प्रायोगिकपणे पडद्यावरील लहरींचे प्रतिबिंब पाहतो (चित्र 141 नुसार प्रयोग). अनुभव आणि निरीक्षणे दर्शवितात की ध्वनीचे प्रतिबिंब एका विशिष्ट नियमाच्या अधीन आहे: घटनेचा कोन परावर्तनाच्या कोनाइतका असतो.

शिक्षक.चला बोर्डवर प्रयोगाचे ग्राफिकल अर्थ लावू आणि घटना आणि परावर्तन कोन यांच्यातील संबंधांबद्दल निष्कर्ष काढू.

विद्यार्थी. परावर्तनाचा कोन घटनांच्या कोनाइतका असतो.

शिक्षक.जेव्हा ध्वनी लहरींचा प्रसार होतो, तेव्हा प्रतिध्वनी नावाची घटना पाहिली जाऊ शकते. हे अडथळ्यापासून तरंग परावर्तनाच्या गुणधर्माद्वारे स्पष्ट केले आहे.

जंगलात, पर्वतांमध्ये, घरामध्ये, आपण कधीकधी काही अडथळ्यांमधून (जंगल, पर्वत, भिंत) आवाजाचे प्रतिबिंब ऐकू शकता. जर ध्वनी लहरी आपल्यापर्यंत पोहोचतात, क्रमशः अनेक अडथळ्यांमधून परावर्तित होतात, तर ते बाहेर येते एकाधिकप्रतिध्वनी थंडरक्लॅप्सचे मूळ समान आहे! विजेच्या प्रचंड विजेच्या ठिणगीच्या अतिशय मजबूत "क्रॅक" ची ही पुनरावृत्ती आहे.

इकोलोकेशन ध्वनी परावर्तनाच्या गुणधर्मावर आधारित आहे

काही प्राणी अंतर निर्धारित करण्यासाठी इकोलोकेशन वापरतात. उदाहरणार्थ, डॉल्फिन, इकोलोकेशन वापरून, तळाशी स्थलाकृति आणि त्यांच्या साथीदारांचे किंवा शिकारचे स्थान अचूकपणे निर्धारित करतात. बॅटने उत्सर्जित केलेला इन्फ्रासाऊंड संभाव्य शिकारमधून परावर्तित होतो आणि माउसद्वारे उचलला जातो. ध्वनी सिग्नलच्या उड्डाण वेळेवर आधारित, माउस अगदी अचूकपणे ऑब्जेक्टचे अंतर निर्धारित करतो.

इको साउंडर्स - समुद्राची खोली निश्चित करण्यासाठी विशेष उपकरणे - ध्वनी प्रतिबिंबित करण्याच्या घटनेचा देखील वापर करतात. समुद्राची खोली कधीकधी 10 किमीपेक्षा जास्त असते आणि एवढी खोली साधारण लॉटने (दोरीला बांधलेले वजन) मोजणे अशक्य असते. इको साउंडर एक मजबूत आणि लहान बीप उत्सर्जित करतो आणि नंतर समुद्रतळातून परावर्तित प्रतिध्वनी उचलतो.

https://pandia.ru/text/80/015/images/image010_21.jpg" width="252" height="189">

४.२. विद्यार्थ्यांचे स्वतंत्र कार्य.

विषयाच्या विकासाच्या आणि नवीन ज्ञानाच्या आत्मसात करण्यासाठी, विद्यार्थ्यांना त्यांच्या टेबलवर असलेल्या सामग्रीचा स्वतंत्रपणे अभ्यास करण्यासाठी आमंत्रित केले जाते.

शिक्षक.अतिरिक्त सामग्रीचा अभ्यास करा, चित्रे पहा, प्रश्नांची उत्तरे द्या आणि समवयस्क पुनरावलोकन करा

1) श्रवणशक्ती कमी होण्याची कारणे कोणती?

2) SANPIN नुसार ध्वनी आवाज निश्चित करणारे मानक कोणते आहेत?

3) चित्र पहा. डिस्कोचा आवाज किती डेसिबलने या मानकांपेक्षा जास्त आहे?

मानवी कानाद्वारे समजले जाणारे ध्वनी हे आपल्या सभोवतालच्या जगाबद्दल माहितीचे सर्वात महत्वाचे स्त्रोत आहेत. कान हा सर्वात जटिल आणि नाजूक अवयवांपैकी एक आहे; तो खूप कमकुवत आणि खूप मजबूत आवाज ओळखतो. श्रवणाचा अवयव रात्रीच्या वेळी देखील नेहमी "जागृत" असतो; झोपेच्या वेळी ते सतत बाह्य उत्तेजनांच्या संपर्कात असते, कारण त्यात कोणतीही संरक्षणात्मक उपकरणे नसतात, उदाहरणार्थ, डोळ्यांना प्रकाशापासून संरक्षण करणाऱ्या पापण्यांसारखे. म्हणूनच, मानवी कान केवळ यांत्रिक नुकसानापासूनच नव्हे तर मोठ्या आवाजापासून देखील संरक्षित केले पाहिजेत!

आधुनिक आवाजाच्या अस्वस्थतेमुळे सजीवांमध्ये वेदनादायक प्रतिक्रिया होतात. उडत्या जेट विमानाचा आवाज, उदाहरणार्थ, मधमाशीवर निराशाजनक प्रभाव पाडतो; ती नेव्हिगेट करण्याची क्षमता गमावते. हाच आवाज मधमाश्यांच्या अळ्यांना मारतो आणि घरट्यात उघडपणे पडलेली पक्ष्यांची अंडी फोडतो. तीव्र आवाजाच्या संपर्कात आल्यावर, गायी कमी दूध देतात, कोंबडी कमी वेळा अंडी घालतात, पक्षी अधिक तीव्रतेने वितळू लागतात, बियाणे उगवण्यास उशीर होतो आणि वनस्पतींच्या पेशी देखील नष्ट होतात. हा योगायोग नाही की, उदाहरणार्थ, शहरातील झाडे, अगदी “वसतिगृह” भागातही, नैसर्गिक परिस्थितीपेक्षा लवकर मरतात.

आधुनिक मेगासिटीजमध्ये, आवाज अनेक वेळा वाढला आहे. जर गेल्या शतकाच्या 60 आणि 70 च्या दशकात रस्त्यांवरील आवाज पातळी 80 डीबी पेक्षा जास्त नसेल तर आता ते 100 डीबी किंवा त्याहून अधिक पोहोचते. अनेक व्यस्त महामार्गांवर, रात्रीच्या वेळीही, आवाज ७० डीबीच्या खाली जात नाही, तर स्वच्छताविषयक मानकांनुसार तो ४० डीबीपेक्षा जास्त नसावा.

रशियाच्या मोठ्या शहरांमध्ये (सेंट पीटर्सबर्ग, निझनी नोव्हगोरोड, क्रास्नोयार्स्क, येकातेरिनबर्ग, मॅग्निटोगोर्स्क, इ.) अवजड वाहतूक असलेल्या महामार्गांवर (ताशी 6 - 8 हजार क्रू वाहने) आवाजाची पातळी सरासरी 73 - 83 डीबी नोंदविली जाते. , आणि कमाल – 90 dB किंवा त्याहून अधिक पर्यंत.

टप्पा 5. अभ्यास केलेल्या सामग्रीच्या आकलनाची प्रारंभिक तपासणी

लक्ष्य:अभ्यास केलेल्या सामग्रीची शुद्धता आणि जागरूकता स्थापित करा, अंतर ओळखा, सामग्री समजून घेण्यात अंतर दूर करा

अंमलबजावणीच्या पद्धती आणि तंत्र: विद्यार्थी त्यांचे प्रश्न तयार करतात, प्रतिध्वनींचे निरीक्षण करण्याची त्यांची उदाहरणे, निसर्गातील भिन्न आकारमान आणि उंचीचे आवाज, प्रतिबिंबाच्या नियमावरील गुणात्मक समस्या सोडवतात.

6. शैक्षणिक साहित्य एकत्रीकरणाचा टप्पा

लक्ष्य:एकत्रीकरणादरम्यान, अभ्यास केलेल्या सामग्रीच्या आकलनाच्या पातळीत आणि समजून घेण्याची खोली वाढण्याची खात्री करा.

अधिग्रहित ज्ञान एकत्रित आणि सखोल करण्यासाठी, कार्यपुस्तिका वापरली जाते: क्रमांक 000, 259, कार्ये आपल्याला सैद्धांतिक ज्ञान व्यवहारात लागू करण्याची परवानगी देतात,

टप्पा 7. गृहपाठ असाइनमेंट.

जे स्वतंत्र सर्जनशील कार्य शक्य मानतात त्यांना क्रिएटिव्ह लेव्हल असाइनमेंट्स ऑफर केल्या जातात.

टप्पा 8. धडा आणि प्रतिबिंब सारांशित करणे

लक्ष्य:वर्ग आणि वैयक्तिक विद्यार्थ्यांच्या कामाचे गुणात्मक मूल्यांकन करा; विद्यार्थी त्यांच्या क्रियाकलापांच्या प्रेरणा आणि शिक्षक आणि वर्गमित्र यांच्याशी परस्परसंवाद यावर विचार करण्यास प्रारंभ करा

शिक्षक.तर, आपण आपल्या धड्याचा सारांश घेऊ या. आता आपल्याला ध्वनीची उंची, आकारमान आणि लाकूड काय आहे आणि ते कोणत्या भौतिक प्रमाणांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत हे माहित आहे, की ध्वनीचे प्रतिबिंब एका विशिष्ट पॅटर्नचे पालन करते आणि प्रतिध्वनीसारख्या घटनेचे निरीक्षण करू शकते आणि आम्ही देखील बनलो आहोत. तंत्रज्ञानातील ध्वनी परावर्तनाचा विचार आणि अनुप्रयोगाशी परिचित.

जर त्याच्या मार्गात कोणतेही अडथळे नसतील तर ध्वनी सर्व दिशांना समान रीतीने आवाज करणाऱ्या शरीरातून पसरतो. परंतु प्रत्येक अडथळा त्याचा प्रसार मर्यादित करू शकत नाही. तुम्ही स्वतःला पुठ्ठ्याच्या छोट्या शीटने ध्वनीपासून वाचवू शकत नाही, जसे तुम्ही प्रकाशाच्या किरणापासून करू शकता. ध्वनी लहरी, कोणत्याही लाटांप्रमाणेच, अडथळ्यांभोवती वाकण्यास सक्षम असतात आणि त्यांचे परिमाण तरंगलांबीपेक्षा लहान असल्यास ते "लक्षात घेत नाहीत". हवेत ऐकू येण्याजोग्या ध्वनी लहरींची लांबी 15 मीटर ते 0.015 मीटर पर्यंत असते. जर त्यांच्या मार्गातील अडथळे लहान असतील (उदाहरणार्थ, हलक्या जंगलात झाडांचे खोड), तर लाटा त्यांच्याभोवती फक्त वाकतात. एक मोठा अडथळा (घराची भिंत, एक खडक) प्रकाश लाटा सारख्याच नियमानुसार ध्वनी लहरी प्रतिबिंबित करतो: घटनेचा कोन प्रतिबिंबाच्या कोनाइतका असतो. प्रतिध्वनी म्हणजे अडथळ्यांमधून आवाजाचे प्रतिबिंब.

ध्वनी एका वातावरणातून दुसऱ्या वातावरणात अनोख्या पद्धतीने हलतो. ही घटना खूपच गुंतागुंतीची आहे, परंतु ती एका सामान्य नियमाचे पालन करते: ध्वनी एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात जात नाही जर त्यांची घनता एकदम वेगळी असेल, उदाहरणार्थ, पाण्यापासून हवेपर्यंत. या वातावरणाच्या सीमेपर्यंत पोहोचणे, ते जवळजवळ पूर्णपणे प्रतिबिंबित होते. त्याच्या ऊर्जेचा फारच छोटा भाग दुसऱ्या माध्यमाच्या पृष्ठभागाच्या थरांच्या कंपनावर खर्च होतो. नदीच्या अगदी पृष्ठभागाखाली आपले डोके बुडवून घेतल्यावर, आपल्याला अद्याप मोठा आवाज ऐकू येईल, परंतु 1 मीटर खोलीवर आपल्याला यापुढे काहीही ऐकू येणार नाही. माशांना समुद्राच्या पृष्ठभागावरून ऐकू येणारा आवाज ऐकू येत नाही, परंतु ते पाण्याच्या विहिरीत कंप पावणाऱ्या शरीरातून आवाज ऐकतात.

पातळ भिंतींमधून आवाज ऐकू येतो कारण त्यामुळे ते कंप पावतात आणि ते आवाज दुसऱ्या खोलीत पुनरुत्पादित करतात असे दिसते. चांगली ध्वनीरोधक सामग्री - लोकर, लवचिक कार्पेट्स, फोम काँक्रिट किंवा सच्छिद्र कोरड्या प्लास्टरने बनवलेल्या भिंती - तंतोतंत भिन्न आहेत कारण त्यांच्यात हवा आणि घन शरीरात बरेच इंटरफेस असतात. या प्रत्येक पृष्ठभागावरून जात असताना, ध्वनी अनेक वेळा परावर्तित होतो. परंतु, याव्यतिरिक्त, ज्या माध्यमात ध्वनी प्रसारित होतो ते ते शोषून घेते. तोच ध्वनी धुक्यापेक्षा स्वच्छ हवेत अधिक चांगला आणि दूर ऐकू येतो, जिथे तो हवा आणि पाण्याच्या थेंबांमधील इंटरफेसद्वारे शोषला जातो.

वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीच्या ध्वनी लहरी हवेत वेगळ्या पद्धतीने शोषल्या जातात. मजबूत - उच्च-पिच आवाज, कमी - कमी-पिच आवाज, जसे की बास. म्हणूनच स्टीमशिप शिट्टी इतका कमी आवाज करते (त्याची वारंवारता 50 Hz पेक्षा जास्त नाही): कमी आवाज जास्त अंतरावर ऐकू येतो. मॉस्को क्रेमलिनमधील मोठी घंटा, जेव्हा ती अजूनही इव्हान द ग्रेट बेल टॉवरवर टांगलेली होती, तेव्हा ती 30 मैल दूर ऐकली जाऊ शकते - ती अंदाजे 30 Hz (f suboctave) च्या टोनने वाजली. इन्फ्रासाउंड्स अगदी कमी शोषले जातात, विशेषतः पाण्यात. मासे त्यांना दहापट आणि शेकडो किलोमीटर दूर ऐकतात. परंतु अल्ट्रासाऊंड फार लवकर शोषले जाते: 1 मेगाहर्ट्झच्या वारंवारतेसह अल्ट्रासाऊंड हवेत 2 सेमी अंतरावर अर्ध्याने कमी केले जाते, तर 10 kHz वरील ध्वनी 2200 मीटरने अर्ध्याने कमी होते.

ध्वनी लहरी ऊर्जा

पदार्थाच्या कणांच्या (हवेच्या रेणूंसह) गोंधळलेल्या हालचालींना थर्मल म्हणतात. जेव्हा ध्वनी लहरी हवेत पसरते, तेव्हा त्याचे कण थर्मल व्यतिरिक्त, एक अतिरिक्त हालचाल - दोलन प्राप्त करतात. अशा हालचालीसाठी ऊर्जा कंपन करणाऱ्या शरीराद्वारे (ध्वनी स्त्रोत) हवेच्या कणांना दिली जाते; ते दोलन करत असताना, त्यातून ऊर्जा सतत आसपासच्या हवेत हस्तांतरित केली जाते. ध्वनी लहरी जितकी पुढे जाते तितकी ती कमकुवत होते, तितकी कमी ऊर्जा असते. इतर कोणत्याही लवचिक माध्यमात ध्वनी लहरीसह समान गोष्ट घडते - द्रव, धातूमध्ये.

ध्वनी सर्व दिशांना समान रीतीने पसरतो आणि प्रत्येक क्षणी एका आवेगातून निर्माण झालेल्या संकुचित हवेचे थर, बॉलच्या पृष्ठभागाप्रमाणे तयार होतात, ज्याच्या मध्यभागी एक आवाज करणारा शरीर असतो. अशा "बॉल" ची त्रिज्या आणि पृष्ठभाग सतत वाढत आहे. तेवढीच ऊर्जा “बॉल” च्या मोठ्या आणि मोठ्या पृष्ठभागावर पडते. बॉलची पृष्ठभाग त्रिज्येच्या चौरसाच्या प्रमाणात असते, म्हणून ध्वनीच्या एका चौरस मीटरच्या पृष्ठभागावरून जाणाऱ्या ध्वनी तरंगाच्या ऊर्जेचे प्रमाण ध्वनी बॉडीपासून अंतराच्या चौरसाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. परिणामी, अंतरासह आवाज कमकुवत होतो. रशियन शास्त्रज्ञ एन.ए. उमोव यांनी विज्ञानामध्ये ऊर्जा घनता प्रवाहाची संकल्पना मांडली. ध्वनीची ताकद (तीव्रता) मोजण्यासाठी ऊर्जा प्रवाहाची परिमाण सोयीस्कर आहे. ध्वनी लहरीमधील उर्जा घनता प्रवाह म्हणजे तरंगाच्या दिशेला लंब असलेल्या एकक पृष्ठभागावरून प्रति सेकंदात जाणारी ऊर्जा. ऊर्जा घनता प्रवाह जितका जास्त असेल तितकी आवाजाची तीव्रता जास्त असेल. ऊर्जेचा प्रवाह वॅट प्रति चौरस मीटर (W/m²) मध्ये मोजला जातो.