Äänen diffraktio Mikä on, esimerkkejä, sovelluksia

Se diffraktio ääni Se on ominaisuus, että aaltojen on taivutettava esteiden tai kokoisten aukkojen reunoilla, jotka ovat yhtä suuret kuin niiden aallonpituudet ja jatkavat leviämistä. Näin tehdessään he vääristävät itseään ja kuinka paljon pienempiä aukkoa, jonka kautta he kulkevat, sitä suurempi vääristymä on.

Tätä ominaisuutta on helppo tarkistaa aaltokauhalla, joka koostuu vedestä täynnä olevasta tarjottimesta ja toisesta päästä sijoitetuista aaltoista. Lähde voi olla yhtä yksinkertainen kuin elinvoimainen metallinauha.

Kuvio 1. Aaltodiffraktiokuviot. Lähde: Stiller Beobachter Ansbachista, Saksa [CC 2: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/2.0)]

Kun lähde on aktivoitu, syntyy aaltorintama, joka liikkuu lokerossa ja jonka este voidaan arkistoida keskellä aukko. Aallot kiinnitetään aukon voittamiseksi ja heidän tiensä seuraamiseksi, mutta niiden muoto on muuttunut raon koon mukaan, jotta ne voivat käyttää tätä menneisyyttä.

Seuraava kuva näyttää saman aallon edessä kulkevan kahden eri aukon läpi.

Kuva 2. Jos aukko on pieni, aallot kokevat suuremman diffraktion. Lähde: Jimregan klo IN.Wikibooks [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/]]

Kun aukko vähenee, aalto laajenee ja kaareva huomattavasti. Toisaalta, jos aukko on suurempi, aallon kokemat muodonmuutokset ovat paljon alhaisemmat. Aalto jatkaa etenemistä, mutta se ei ulottuu tai etene niin paljon.

[TOC]

Esimerkit

Edellä mainitut aallot ovat muodostuneet yksinkertaisen tarjotin veteen. Paljon suuremmassa mittakaavassa kuvion 1 saarten ympärillä olevien aaltojen diffraktio, koska niiden välinen etäisyys on saman aallonpituuden luokkaa. Tämä on avain diffraktion ilmiön ymmärtämiseen.

Kuten valtameressä esiintyy, ääni ja valo kokevat myös diffraktiota, vaikka valo vaatii tietysti paljon pienempiä aukkoja, koska näkyvän valon aallonpituudet ovat välillä 400 - 700 nanometriä tai metriä metroa.

Se voi palvella sinua: Absoluuttinen paine: kaava, miten se lasketaan, esimerkkejä, harjoituksia

Esimerkiksi ilmakehän hyvin pienet hiukkaset toimivat valon esteinä diffraktiolle aiheuttaen renkaita erittäin kirkkaiden esineiden, kuten valo ja aurinko, ympärillä.

Ääniaalloja sen sijaan helpotetaan, koska niiden aallonpituus on mittarien järjestys, joten se riittää ovien ja ikkunoiden aukkojen kanssa.

Diffraktio on ainutlaatuinen aaltojen ominaisuus. Kuvittele hetkeksi, että veden sijasta se oli marmorien suihkukone, mitä tapahtui aukkojen kautta.

Marmorien suihku jatkaa liikkumista suorassa linjassa sen sijaan, että leviäisivät välittömästi käytettävissä olevaan tilaan, kuten aallot tekevät. Ehdottomasti materiaalihiukkaset makroskooppisella tasolla eivät koe diffraktiota, mutta elektronit, joilla on silti massa, voivat tehdä niin.

Siksi jokaisen diffraktion kautta ilmenevän fyysisen ilmiön on oltava aaltoilevaa tyyppiä. Kaksi muuta ominaisominaisuutta ovat häiriöitä ja polarisaatiota, jotka ovat taittumisen ja heijastuksen sovellettavia yhtäläisesti aineen hiukkasia.

Äänen diffraktiota

Henkilö voi puhua toisen kanssa, vaikka välillä on tilaa, ja voimme kuunnella musiikkia ja ääniä muista paikoista, koska äänen aallonpituudet ovat vertailukelpoisia tai suurempia kuin arjen esineet.

Kun olet huoneessa toisen vieressä, jossa musiikki kuulostaa, vakavimmat äänet kuullaan paremmin. Se johtuu tosiasiasta, että niillä on pidempiä aallonpituuksia kuin akuutissa, enemmän tai vähemmän ovien ja ikkunoiden mittoista, joten heillä ei ole haittaa diffraktioissa, katso seuraava kuva.

Kuva 3. Samassa aukossa aallot, joiden aallonpituus on kooltaan vertailukelpoinen. Lähde: Itse tehty.

Diffraktio antaa myös ihmisten äänet kuulua ennen kuin näet heidät ja kompastuvat.

Voi palvella sinua: oikeanpuoleinen sääntö

Ääni heijastuu myös melko hyvin seinillä, joten molemmat ominaisuudet yhdistetään kaksoisäänen, jotta kulmat.

Etäisyyden ukkonen ääni mahdollistaa etäisyyden erottamisen lähimmistä, koska jälkimmäiset pidetään rapeaksi ja kuiville, enemmän kuin napsautukset ja vähemmän rypistyviä, koska korkeat taajuudet (akuutimpien äänien) ovat edelleen läsnä.

Toisaalta kaukainen ukkonen rypytään ja ovat vakavampia, pitkien aallonpituuksien matalien taajuuksien ansiosta pystyy kiertämään esteitä ja matkustamaan edelleen. Kaikkein akuuttisia komponentteja menetetään matkan varrella, koska niiden aallonpituus on pienempi.

Sovellukset

Radioaallon diffraktio

Varmasti olet huomannut ajaessasi kaupungin tai vuoristoisten alueiden kautta, että joidenkin radioasemien vastaanotto on haalistunut tai menettää laadun uudelleen ilmestymiseen myöhemmin.

Radioaallot voivat liikkua suurten etäisyyksien vuoksi, mutta ne kokevat myös diffraktiota, kun he löytävät rakennuksia kaupungista tai muista esteistä, kuten kukkuloista ja vuorista.

Onneksi diffraktion ansiosta he voivat tallentaa nämä esteet, varsinkin jos aallonpituus on verrattavissa niiden kokoon. Suurempi aallonpituus, aalto pystyy todennäköisemmin voittamaan esteen ja seuraamaan sen polkua.

Bändin mukaan, jossa se on, asemalla voi olla parempi vastaanotto kuin toisella. Kaikki riippuu aallonpituudesta, joka liittyy taajuuteen ja nopeuteen, kuten:

C = λ.F

Tässä yhtälössä c Se on nopeutta, λ on aallonpituus ja F Se on taajuus. Sähkömagneettiset aallot liikkuvat noin 300.000 km/s valon nopeus tyhjiössä.

Paremmat vastaanottokatsot

Niin, että AM-kaistan asemat, joiden taajuudet ovat välillä 525-1610 kHz, kokevat todennäköisemmin diffraktiota kuin FM-alueella 88-108 MHz.

Voi palvella sinua: Kuolleet kuormat: Ominaisuudet, laskelmat, esimerkit

Yksinkertainen laskelma edellisen yhtälön kanssa osoittaa, että AM -aallonpituudet ovat välillä 186 - 571 m, kun taas FM -asemilla nämä pituudet ovat välillä 2.8 ja 3.4 m. FM -asemien aallonpituudet ovat lähempänä esteiden, kuten rakennuksia ja vuoria.

Kevyt diffraktio

Kun valo kulkee kapean raon läpi, sen sijaan, että tarkkailisi toisella puolella koko valaistunutta aluetta, nähty on ominainen malli, joka koostuu selkeästä keskusalueesta, jota reunustavat tummat kaistat vuorotellen valonbändeillä kapeammat.

Laboratoriossa erittäin hyvin -sarpin vanhanaikainen partakoneen lehti ja laserista peräisin oleva yksivärisen valon säde sallivat tämän diffraktiokuvion, joka voidaan analysoida kuva -ohjelmistolla.

Valo kokee myös diffraktion, kun se ylittää useita aukkoja. Laite, jota käytetään valon käyttäytymisen analysointiin, kun teet tämän, on diffraktioverkko, joka koostuu monista yhtä erotetuista rinnakkaisista rakoista.

Diffraktioverkkoa käytetään atomispektroskopiassa atomien valon analysoimiseksi, ja se on myös perusta hologrammien luomiselle, kuten luottokorteista löydetyt.

Viitteet

1. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall. 313-314.
2. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen. 1077-1086.
3. Tippens, P. 2011. Fysiikka: Käsitteet ja sovellukset. 7. painos. McGraw Hill. 441-463.
4. Wilson, J. 2011. Fysiikka 12. Pearson -koulutus. 250-257
5. Wikipedia. Diffraktio. Toipunut: vuonna.Wikipedia.org.