Hogyan lehet a hangot összpontosítani?

Nem gondolom, hogy senki itt valóban megválaszoltuk a kérdését. Ebben az esetben a hang “fókuszált” az szakaszos tömbök használatával. Az audio reflektorfény arcának több jelátalakítója van:

Flickr

Ugyanaz a jel kerül kimenetre mindegyikből, de kissé késleltetve, különböző összegekkel, így a hullámfrontok egyszerre jutnak ugyanarra a pontra a készülék előtt. Ezt a “virtuális fókuszt” nyalábformálás .

ref ref

A modern radarok is így fókuszálják sugaraikat. hogy műholdas antennát forgatnak, van íme ts kis elemek, amelyek nem mozognak, de a jelek késnek a különböző nyalábalakok előállításához.

Megjegyzések

• Ez ' valójában diffrakció, nem fókuszálás.
• Diffrakció? Kétréses kísérleten gondolkodik?
• @ ptomato- az egyes nyalábok úgy diffrakcióznak, mint bármelyik nyaláb … de a hullámok közötti változó fázis késés bevezetésének hatása egy új hullámfront létrehozásához hasonló egy lencsén áthaladó hullámfrontra, amely az egyes áthaladások hosszának megfelelő fáziseltolódást eredményez
• minden lépés (elírás) – > minden út
• Szia, igaz, hogy a " pont ", amelyre összpontosít, önkényesen kicsi lehet (sokkal kisebb, mint maga a hullámhossz? ) Ezen kívül arra is kíváncsi voltam: Ha az összes hullám szinusz hullám, akkor a fókuszpontban kapott szuper-fókuszált hullám szinusz hullám is lesz (azonos alakú), vagy ugyanolyan frekvenciájú módosított alak lesz? (Látom intuitív módon, hogy nyilvánvalóan ugyanaz a frekvencia lenne, de nem vagyok biztos abban, hogy a grafikon milyen formában mozog felfelé és lefelé az adott fókuszpont amplitúdójánál.)

A hang egyfajta hullám, ezért minden hullámtulajdonsággal rendelkezik, hasonlóan más hullámokhoz, például a fényhullámokhoz. Fényhullámok esetén a fény fókuszálásához használjon lencsét. Az objektív törésmutatója magasabb, vagy alacsonyabb a fénysebessége, mint a környezetnek. Ugyanez vonatkozik a hanghullámokra is, ezért nagy fénytörési tartomány létrehozására van szükség [1].

A minket körülvevő levegő megközelíthető az ideális gázzal, így a hangsebesség [2] ]

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

ahol $ \ gamma $ az adiabatikus index, $ p $ a nyomás a levegő, $ \ rho $ a levegő sűrűsége

Itt egy nagy fénytörésű vagy ezzel egyenértékűen alacsony hangsebességű régiót szeretnénk létrehozni. Ennek elérésére kevés mód van, az egyik a nyomás csökkentése, a másik módszer a hőmérséklet csökkentése (az ideális gáztörvény szerint $ PV = NRT $). Mindkét esetben azonban kemény tartályra vagy hűtőszekrényre van szüksége a közelében, hogy hideg lehessen.

Másrészt a sűrűség növelése könnyen elvégezhető nehéz gáz, például szén-dioxid felhasználásával. . Csak be kell tölteni a gázt egy ballonba, és ez nagyon egyszerű akusztikus lencseként működhet. Vegye figyelembe, hogy a ballon vagy más tartály méretének nagynak kell lennie a hullámhosszhoz képest. Vannak más módszerek is a hang fókuszálására lencse használata nélkül. [3]

Mint korábban említettük, ugyanaz a mechanizmus alkalmazható más hullámokra is, például egy vízhullámra. Egy sekély víztartályban, ha alul egy lencse alakú akadályt adunk hozzá, akkor a vízhullám összefogható, mivel a vízhullám lassan mozog a sekély régióban. Ez a kísérlet könnyen elvégezhető egy otthonban.

[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

Megjegyzések

• I úgy gondolja, hogy a reflektorok felépítése könnyebb lenne, mint a lencsék különböző frekvenciák; az ultrahang rövid hullámhossza okozza a sugár ilyen irányú irányítását.A két hullám interferál, és összeget és különböző hangokat állít elő $ f_1 + f_2 $ és $ f_1-f_2 $ frekvencián; ha az ultrahang frekvenciái mondjuk $ f_1 = 45 \, $ kHz és $ f_2 = 44 \, $ kHz, akkor a különbség hangja $ 1 $ kHz lesz, ami az emberek számára hallható tartományban van.

  Ismertem néhány embert, akik valamikor régebben nézték meg az audio spotlámpák használatát a zajszabályozáshoz, de (IIRC) az általános egyetértés az, hogy mivel nagyon nagy (100dB-nál nagyobb) ultrahangos zajnak vetik alá áldozataikat, ezek az eszközök valószínűleg nem túl biztonságos a folyamatos használathoz. (Vagy legalábbis semmiképpen sem volt biztosítható a biztonságuk.)

Általános szinten a hangot ugyanúgy fókuszálja, mint a fényt – vagy parabolikus felületről visszaverődve, vagy átengedve egy akusztikus lencsén. Az akusztikus lencse ugyanolyan, mint egy optikai lencse, mivel anyagból áll eltérő hangterjedési sebességgel, változó vastagsággal. Lásd a Wikipedia cikkét az akusztikus tükrökről .

Megjegyzések

• Te a fényt diffrakciós lencsékkel is fókuszálhatja
• Mint a hang esetében, de a választ egyszerűnek akartam tartani 😉
• @belisarius: hu.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
• A CO $ {} _ 2 $ -val töltött léggömb nyers akusztikus lencse. Nézzen szembe egy barátjával, és beszéljen vele. Ezután tegyen egy CO $ {} _ 2 $ -val töltött léggömböt a feje és a tiéd közé. Hangja hangosabb lesz.