Hvordan kan du fokusere lyd?

Jeg tror ikke nogen her har virkelig besvaret dit spørgsmål. I dette tilfælde er lyden “fokuseret” ved hjælp af trinvise arrays . Forsiden af lydspotlyset har flere transducere:

Flickr

Det samme signal udsendes fra hver af dem, men forsinket lidt med forskellige mængder, så bølgefronterne alle når det samme punkt foran enheden på samme tid. Dette “virtuelle fokus” kaldes stråleformning .

ref ref

Sådan fokuserer moderne radarer også deres stråler. for at dreje en parabol omkring, de har ts af små elementer, der ikke bevæger sig, men signalerne forsinkes til at producere forskellige stråleformer.

Kommentarer

• At ' faktisk er diffraktion, uden fokus.
• Diffraktion? Tænker du på et to-spaltet eksperiment?
• @ ptomato- de enkelte stråler diffrakterer som enhver stråle ville … men effekten af at indføre en variabel faseforsinkelse mellem bjælkerne for at skabe en ny bølgefront er analog til en bølgefront, der passerer gennem en linse, der erhverver faseforskydning i henhold til længden af hvert pass
• hvert pass (typo) – > hver sti
• Hej, er det sandt, at det " -punkt ", det fokuserer på, kan være vilkårligt lille (meget mindre end selve bølgelængden? ) Også spekulerede jeg på: Hvis alle bølgerne er sinusbølger, vil resultatet superfokuseret bølge ved brændpunktet også være en sinusbølge (samme form), eller vil det være en modificeret form med samme frekvens? (Jeg kan se intuitivt, at det naturligvis ville være den samme frekvens, men ikke sikker på formen på grafen for, hvordan amplituden ved det brændpunkt vil gå op og ned)

Lyd er en type bølge, så den har alle bølgeegenskaber svarende til andre bølger såsom lysbølger. Til lysbølger kan du bruge en linse til at fokusere lyset. En linse har højere brydningsindeks eller lavere lyshastighed end miljøet. Det samme gælder for lydbølger, så det, du har brug for, er at skabe et højt brydningsområde [1].

Luften omkring os kan tilnærmes med den ideelle gas, så lydens hastighed er [2 ]

$ c = \ sqrt {\ gamma \ frac {P} {\ rho}} $

hvor $ \ gamma $ er det adiabatiske indeks, $ p $ er et tryk på luften, $ \ rho $ er luftens tæthed

Her ønsker vi at skabe et område med høj brydnings- eller ækvivalent lav lydhastighed. Der er få måder at opnå dette på, den ene er at sænke trykket, en anden måde er at sænke temperaturen (ifølge den ideelle gaslov $ PV = NRT $). I begge tilfælde har du enten brug for en hård beholder eller et køleskab i nærheden af det for at holde det koldt.

På den anden side kan det let gøres at øge densiteten ved at bruge en tung gas som kuldioxid . Du skal bare fylde gassen i en ballon, og den kan fungere som en meget simpel akustisk linse. Bemærk, at størrelsen på ballonen eller en anden beholder skal være stor sammenlignet med bølgelængden. Der er også andre metoder til at fokusere lyd uden at bruge linse. [3]

Som nævnt før kan den samme mekanisme anvendes til andre bølger, for eksempel en vandbølge. I en lavvandsbeholder kan tilføjelse af en linseformet forhindring i bunden konvergere vandbølgen, fordi vandbølgen bevæger sig langsomt i det lave område. Dette eksperiment kan let udføres i et hjem.

[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/refrac.html

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Speed_in_ideal_gases_and_in_air

[3] http://focus.aps.org/story/v14/st3

Kommentarer

• I tror, at bygningsreflektorer ville være lettere end linser

Disse lydspotter fungerer ved at udsende ultralyd ved to forskellige frekvenser; det er ultralydets korte bølgelængde, der får strålen til at være så rettet.De to bølger interfererer og producerer sum og forskellige toner ved frekvenser på $ f_1 + f_2 $ og $ f_1-f_2 $; hvis ultralydsfrekvenserne er, fx $ f_1 = 45 \, $ kHz og $ f_2 = 44 \, $ kHz, vil forskellen tone være på $ 1 $ kHz, som er i det hørbare område for mennesker.

Jeg kendte nogle mennesker, der kiggede på at bruge lydspotter til støjkontrol for nogen tid siden, men (IIRC) er den generelle konsensus, at da du udsætter dine ofre for meget store mængder ultralydsstøj (større end 100 dB), er disse enheder sandsynligvis ikke for sikker til kontinuerlig brug. (Eller i det mindste var deres sikkerhed på ingen måde sikret.)

På det generelle niveau fokuserer du lyd på samme måde som du fokuserer lys – enten ved at reflektere det fra en parabolsk overflade eller lade det passere gennem en akustisk linse. En akustisk linse er ligesom en optisk linse, idet den består af et materiale med en anden lydudbredelseshastighed med varierende tykkelse. Se Wikipedia-artiklen om akustiske spejle .

Kommentarer

• Dig kan også fokusere lys ved hjælp af diffraktive linser
• Som med lyd, men jeg ville have svaret simpelt 😉
• @belisarius: da.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
• En CO $ {} _ 2 $ -fyldt ballon er en rå akustisk linse. Stå overfor en ven og tale med ham. Sæt derefter en CO $ {} _ 2 $ -fyldt ballon mellem hans hoved og dit. Hans stemme vil være højere.