Vi esta TED talk y tengo curiosidad por saber cómo se enfoca el sonido a nivel general. ¿Alguien puede explicar esto o alguien tiene algún buen artículo?
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- Es ' vale observando que lo que está haciendo no es un enfoque de sonido. Está creando un sonido audible a partir de un sonido no audible de alta frecuencia mediante un proceso acústico no lineal. Un fenómeno óptico similar llamado mezcla de cuatro ondas hace lo mismo.
Respuesta
No creo que nadie aquí realmente ha respondido tu pregunta. En este caso, el sonido se «enfoca» usando arreglos en fase . La cara del foco de audio tiene varios transductores:
Se emite la misma señal de cada uno de ellos, pero con un ligero retraso en cantidades diferentes, de modo que todos los frentes de onda alcanzan el mismo punto frente al dispositivo al mismo tiempo. Este «foco virtual» se llama formación de haz .
Así es como los radares modernos también enfocan sus rayos. de girar una antena parabólica, tienen lo gran cantidad de elementos pequeños que no se mueven, pero las señales se retrasan para producir diferentes formas de haz.
Comentarios
- Eso ' es en realidad difracción, no enfoque.
- ¿Difracción? ¿Estás pensando en un experimento de dos rendijas?
- @ ptomato- los haces individuales se difractan como lo haría cualquier haz … pero el efecto de introducir un retardo de fase variable entre los haces para crear un nuevo frente de onda es análogo a un frente de onda que pasa a través de una lente, adquiriendo un cambio de fase de acuerdo con la longitud de cada pasada
- cada pasada (error tipográfico) – > cada ruta
- Hola, ¿es cierto que el " punto " en el que se centra puede ser arbitrariamente pequeño (mucho más pequeño que la propia longitud de onda? ) Además, me preguntaba: si todas las ondas son ondas sinusoidales, ¿la onda superenfocada resultante en el punto focal también será una onda sinusoidal (la misma forma), o será una forma modificada con la misma frecuencia? (Puedo ver intuitivamente que obviamente sería la misma frecuencia, pero no estoy seguro de la forma del gráfico de cómo la amplitud en ese punto focal subirá y bajará)
Respuesta
El sonido es un tipo de onda, por lo que tiene todas las propiedades de onda similares a otras ondas como las ondas de luz. Para ondas de luz, puede usar una lente para enfocar la luz. Una lente tiene un índice de refracción más alto o una velocidad de luz más baja que el medio ambiente. Lo mismo ocurre con las ondas sonoras, por lo que lo que necesita es crear una región de alta refracción [1].
El aire que nos rodea puede aproximarse al gas ideal, por lo que la velocidad del sonido es [2 ]
$ c = \ sqrt {\ gamma \ frac {P} {\ rho}} $
donde $ \ gamma $ es el índice adiabático, $ p $ es la presión de el aire, $ \ rho $ es la densidad del aire
Aquí, queremos crear una región con alta refracción, o equivalentemente baja velocidad de sonido. Hay pocas formas de lograr esto, una es disminuir la presión, otra forma es disminuir la temperatura (según la ley de los gases ideales $ PV = NRT $). Sin embargo, en ambos casos, necesita un recipiente duro o un refrigerador cerca para mantenerlo frío.
Por otro lado, el aumento de la densidad se puede lograr fácilmente utilizando un gas pesado como el dióxido de carbono. . Solo necesita llenar el gas en un globo y puede actuar como una lente acústica muy simple. Tenga en cuenta que el tamaño del globo u otro recipiente debe ser grande en comparación con la longitud de onda. También existen otros métodos para enfocar el sonido sin usar lentes. [3]
Como se dijo antes, el mismo mecanismo se puede aplicar para otra ola, por ejemplo, una ola de agua. En un tanque de agua poco profunda, agregar un obstáculo en forma de lente en la parte inferior puede hacer que la onda de agua converja porque la onda de agua se mueve lentamente en la región poco profunda. Este experimento se puede realizar fácilmente en la propia casa.
[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
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- I creo que construir reflectores sería más fácil que lentes
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Estos focos de audio funcionan emitiendo ultrasonido a dos diferentes frecuencias; es la longitud de onda corta del ultrasonido la que hace que el haz se dirija de esa manera.Las dos ondas interfieren y producen suma y tonos diferentes a frecuencias de $ f_1 + f_2 $ y $ f_1-f_2 $; si las frecuencias de ultrasonido son, digamos, $ f_1 = 45 \, $ kHz y $ f_2 = 44 \, $ kHz, el tono de diferencia será de $ 1 $ kHz, que está en el rango audible para humanos.
Conocí a algunas personas que consideraron el uso de focos de audio para el control del ruido hace algún tiempo, pero (IIRC) el consenso general es que, dado que estás sometiendo a tus víctimas a cantidades muy grandes de ruido ultrasónico (más de 100 dB), estos dispositivos son probablemente no sea demasiado seguro para el uso continuo. (O, al menos, su seguridad no estaba garantizada de ninguna manera).
Respuesta
En general, enfoca el sonido de la misma manera que enfoca la luz, ya sea reflejándolo desde una superficie parabólica o dejándolo pasar a través de una lente acústica. Una lente acústica es como una lente óptica en el sentido de que consta de un material con una velocidad de propagación diferente del sonido, con diferentes espesores. Consulte el artículo de Wikipedia sobre espejos acústicos .
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- Tú también puede enfocar la luz usando lentes difractivas
- Como con el sonido, pero quería que la respuesta fuera simple 😉
- @belisarius: en.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
- Un globo lleno de CO $ {} _ 2 $ es una lente acústica tosca. Enfréntate a un amigo y habla con él. Luego, coloque un globo lleno de CO $ {} _ 2 $ entre su cabeza y la suya. Su voz será más fuerte.