Дифракция звука

Солнечный свет, проходящий через малое отверстие, дает резко очерченный узкий прямолинейный луч. Если через то же отверстие пройдет звук, то он будет расходиться во все стороны сферическими волнами, центром которых явится отверстие. Это расхождение звука называется дифракцией и принадлежит к числу важнейших явлений при распространении звука в помещениях.

При падении на грубо оштукатуренную стену свет будет рассеиваться и дифрагировать, в то время как звук, вопреки распространенному мнению, отразится совершенно правильным образом так же, как если бы стена была гладким зеркалом. Это характерное различие в дифракции света и звука объясняется тем, что средняя длина волны слышимого звука примерно в миллион раз длиннее средней волны видимого света; поэтому для уменьшения дифракции звука необходимы соответственно большие отражающие поверхности и отверстия. При распространении звука в помещениях дифракционные явления во многих случаях улучшают акустику.

При падении звука на малые объекты происходит дифракция путем отражения, как это показано на рис. 8). Это следует иметь в виду, когда требуется нарушить правильность отражения от стен помещения. Так, например, покрывая отражающую стену полосами поглощающего материала подходящей ширины, чередующимися с соответственными участками гладкой стены, можно довести до минимума правильное отражение,

Рисунок 8. Отражение от малого препятствия вызывает дифракцию звука.

Рисунок. 9. Узкие полосы поглощающего материала на стене вызывают дифракцию звука и нарушают правильность его отражения.

При падении звука на малые объекты происходит дифракция путем отражения, как это показано на рис. 8. Это следует иметь в виду, когда требуется нарушить правильность отражения от стен помещения. Так, например, покрывая отражающую стену полосами как это показано на рис. 9. Дифракция путем отражения будет происходить как на поглощающих полосах, так и на гладких участках, но поглотитель будет уменьшать интенсивность звука, отражающегося от него, и, кроме того, будет смещать его фазу (т. е. сдвигать расположение сгущений и разрежений), так что системы отраженных волн будут интерферировать, уменьшая помехи сравнительно со случаем гладкой однородной стены.

Приведем еще примеры дифракции в помещениях. Звук дифрагирует, проходя через вентиляционные отверстия, через дверные щели, полуоткрытое окно и т. д. Испытывает дифракцию и звук громкоговорителя. Так, громкоговоритель, диаметр которого больше, чем длина звуковой волны, в основном посылает звук прямым пучком вперед, тогда как в случае рупора, малого по сравнению с длиной волны, звук распространяется приблизительно сферическими волнами, исходящими от громкоговорителя, как от центра. Вследствие дифракционных эффектов приходится иногда применять в залах два типа рупоров: большой для низких частот и малый для высоких так, чтобы направить на слушателей большую часть звука. Эффект направленности и возможность усиления звука являются важными достижениями современности, позволяющими улучшить акустические свойства театров и залов.