회절 사운드 개구 또는 장애물 주위 때 음향 산란 곡선을 발생하는 현상이다. 이는 모든 파동에 공통적 인 것입니다. 음파가 개구부 나 장애물에 도달하면 평면의 지점이 소스가되어 다른 회절 된 것들을 방출합니다.
소리는 공기와 물과 고체를 통해 이동하는 정확한 압력 파입니다. 파동이기도 한 빛과 달리 소리는 진공을 통해 전파 될 수 없습니다. 이것은 빛이 완전히 다르게 작동하기 때문입니다. 이것은 전자기파입니다.
그림 1. 그루브에 입사하는 평면파와 회절. 출처 : pixabay
회절 현상의 핵심은 파장과 관련된 장애물의 크기입니다. 장애물이 파장과 비슷한 크기를 가질 때 회절이 더 강렬합니다.
소리에서 파장은 미터 정도이고 빛의 파장은 수백 나노 미터 정도입니다. 소리에는 인간의 스케일이 있지만 빛에는 미생물 스케일이 있습니다.
소리와 빛 사이의 파장 스케일의이 큰 차이는 우리가 말하는 사람을 관찰 할 수없는 모퉁이에서 대화를들을 수 있다는 사실 뒤에 있습니다.
그리고 빛은 똑바로 유지되는 동안 소리가 구석에서 구부러 질 수 있다는 것입니다. 음파 전파의 이러한 곡률 현상은 정확히 소리의 회절입니다.
소리
소리는 공기를 통해 이동하고 가청 범위에 포함되는 압력 파로 이해됩니다.
청각 장애가있는 젊은이의 귀에 들리는 가청 범위는 20Hz에서 20,000Hz 사이입니다.이 범위는 나이가 들면서 좁아지는 경향이 있습니다.
저음 또는 주파수는 20Hz ~ 256Hz, 중간 음은 256Hz ~ 2000Hz, 고음은 2kHz ~ 20kHz입니다.
대기압 1atm 및 0ºC에서 공기 중 음속은 331m / s입니다. 파장이 λ 인 파동의 전파 속도 v와 주파수 f 사이의 관계는 다음과 같습니다.
v = λ⋅f
이 관계에서 파장의 범위는 다음과 같습니다.
-낮은 톤 : 16.5m ~ 1.3m.
-중간 톤 : 130cm ~ 17cm.
-높은 톤 : 17cm ~ 1.7cm.
소리 회절의 예
강당의 열린 문
강당 또는 콘서트 홀은 일반적으로 소리를 흡수하여 반사를 방지하는 벽이있는 폐쇄 된 공간입니다.
그러나 강당 문이 열려 있으면 오케스트라가 보이지 않더라도 콘서트를 문제없이들을 수 있습니다.
문 바로 앞에 있으면 다양한 소리를들을 수 있습니다. 그러나 측면에 있으면 저음은 들리지만 고음은 들리지 않습니다.
베이스 사운드는 파장이 길기 때문에 문을 둘러싸고 그 뒤에서들을 수 있습니다. 그것은 모두 회절 현상 때문입니다.
스피커 박스 뒤에
라우드 스피커 또는 스피커는 광범위한 파장을 방출합니다. 스피커 박스 자체는 그 뒤에 사운드 그림자를 드리 우는 장애물입니다.
이 사운드 섀도우는 스피커 뒤에서들을 수없는 고주파의 경우 선명하며,베이스와 중간 부분은 장치를 뒤집어들을 수 있습니다.
위의 실험은 벽과 기타 물체에 소리가 반사되어 스피커 박스 뒤에서도 모든 톤을들을 수 있다는 점을 고려해야하므로 열린 공간에서 가장 잘 작동합니다.
거리의 음악가 밴드
길거리에서 연주하는 뮤지션 밴드는 예술가가 보이지 않는 교차로에서들을 수 있습니다.
그 이유는 이전에 말했듯이 빛이 직선으로 이동하는 동안 소리의 방향이 구부러지고 코너를 넘을 수 있기 때문입니다.
그러나이 효과는 모든 파장에 대해 동일하지 않습니다. 장파는 단파장보다 회절되거나 두 배가됩니다.
이 때문에 뮤지션이 보이지 않는 횡단 거리에서는 트럼펫과 바이올린과 같은 예리한 악기가 잘 들리지 않고 드럼과베이스 드럼이 더 선명하게 들립니다.
그림 2. 거리의 소리 회절. 출처 : 자체 제작
또한 장파장 저음은 단파장 고주파 사운드보다 거리에 따라 덜 감쇠됩니다.
저주파를 사용하는 동물
코끼리는 매우 낮은 주파수, 매우 긴 파장의 초 저주파를 방출하여 먼 거리에서 동료와 통신합니다. 고래도 그렇게하므로 멀리서도 좋은 의사 소통을 할 수 있습니다.
소리 회절의 응용
청력 영역 증가
라우드 스피커의 청취 영역이 넓어 지려면 스피커의 너비가 방출되는 사운드의 파장보다 작아야합니다.
소리 회절을 이용하는 특별한 혼 디자인이 있습니다. 분산 혼입니다.
일반적으로 혼의 다이어프램이 클수록 더 많은 영역을 커버하는 것으로 믿어집니다. 그러나 분산 혼에서는 진동판이 작고 그 모양이 소리 회절 현상을 이용하여 소리를 증폭시키는 것입니다.
뿔의 모양은 그것이 방출하는 파장보다 작은 직사각형 입 또는 출구 뿔과 같습니다.
이 유형의 스피커의 올바른 설치는 직사각형 입의 짧은 쪽이 수평으로, 긴 쪽이 수직으로 이루어집니다. 이러한 방식으로지면과 평행 한 사운드의 더 넓은 수평 범위와 방향성을 얻을 수 있습니다.
참고 문헌
- 물리학 / 음향학 / 소리의 전파. 출처 : es.wikibooks.org
- Construpedia. 사운드 회절. 출처 : construmatica.com
- 회절 (사운드). 출처 : esacademic.com
- 물리학 교실. 음파의 회절. 출처 : physicsclassroom.com
- Wikipedia. 회절 (사운드). wikipedia.com에서 복구