この TEDトークを見ましたが、サウンドの焦点がどのようになっているのか興味があります一般的なレベルで。誰かがこれを説明できますか、または誰かが良い記事を持っていますか？
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- それは'の価値があります彼がしていることは音の焦点ではないことに注意してください。彼は、音響非線形プロセスを通じて、高周波の非可聴音から可聴音を作成しています。 4光波混合と呼ばれる光学的に類似した現象も同じです。
回答
誰もいないと思いますここであなたの質問に本当に答えました。この場合、サウンドはフェーズドアレイを使用して「フォーカス」されます。オーディオスポットライトの面には複数のトランスデューサーがあります：
同じ信号が出力されますそれらのそれぞれからですが、波面がすべて同時にデバイスの前の同じポイントに到達するように、わずかに異なる量だけ遅延します。この「仮想フォーカス」はと呼ばれます。ビームフォーミング。
これは、最新のレーダーがビームを集束させる方法でもあります。サテライトディッシュを回転させると、移動しないが、信号が遅延して異なるビーム形状を生成する小さな要素のts。
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- その'は実際には回折であり、焦点を合わせていません。
- 回折？ 2スリット実験を考えていますか？
- @ ptomato-個々のビームは他のビームと同じように回折します…しかし、ビーム間に可変位相遅延を導入して新しい波面を作成する効果は類似していますレンズを通過する波面に対して、各パスの長さに応じて位相シフトを取得します
- 各パス（タイプミス）->各パス
- こんにちは、焦点を当てている"ポイント"は任意に小さくすることができます（波長自体よりはるかに小さい）。 ）また、私は疑問に思っていました：すべての波が正弦波である場合、焦点で結果として生じる超集束波も正弦波（同じ形状）になるのでしょうか、それとも同じ周波数の修正された形状になるのでしょうか？ （直感的には同じ周波数であることがわかりますが、その焦点での振幅がどのように上下するかについてのグラフの形状についてはわかりません）
回答
音は波の一種であるため、光波などの他の波と同様のすべての波の特性を備えています。光波の場合、レンズを使用して光の焦点を合わせることができます。レンズは、環境よりも屈折率が高い、または光速が遅い。音波についても同じことが言えますので、高屈折率の領域を作る必要があります[1]。
周囲の空気は理想気体で近似できるので、音速は[2 ]
$ c = \ sqrt {\ gamma \ frac {P} {\ rho}} $
ここで、$ \ gamma $は断熱指数、$ p $は圧力空気、$ \ rho $は空気の密度です
ここでは、高屈折率、または同等に低音速の領域を作成します。これを達成する方法はいくつかあります。1つは圧力を下げること、もう1つは温度を下げることです（理想気体の法則$ PV = NRT $による）。ただし、どちらの場合も、冷たく保つために、近くに硬い容器または冷蔵庫が必要です。
一方、密度を上げるには、二酸化炭素などの重いガスを使用することで簡単に行うことができます。 。気球にガスを充填するだけで、非常にシンプルな音響レンズとして機能します。バルーンまたは他のコンテナのサイズは、波長と比較して大きくなければならないことに注意してください。レンズを使わずに音の焦点を合わせる方法は他にもあります。 [3]
前述のように、同じメカニズムを他の波、たとえば水波にも適用できます。浅瀬の水槽では、浅瀬では水波の動きが遅いため、底にレンズ形状の障害物を追加すると、水波を収束させることができます。この実験は自宅で簡単に実行できます。
[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/refrac.html
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Speed_in_ideal_gases_and_in_air
[3] http://focus.aps.org/story/v14/st3
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- Iリフレクターの作成はレンズよりも簡単だと思います
回答
これらの「オーディオスポットライト」は、2つの超音波を放射することで機能します異なる周波数;ビームがそのように向けられる原因となるのは超音波の短波長です。2つの波は干渉し、$ f_1 + f_2 $と$ f_1-f_2 $の周波数で合計と異なるトーンを生成します。超音波周波数がたとえば$ f_1 = 45 \、$ kHzおよび$ f_2 = 44 \、$ kHzの場合、差音は$ 1 $ kHzになり、人間の可聴範囲になります。
ノイズ制御にオーディオスポットライトを使用することを検討している人もいますが、（IIRC）一般的なコンセンサスは、被害者に非常に大量の超音波ノイズ（100dBを超える）を与えるため、これらのデバイスはおそらく、継続して使用するには安全性が高すぎません（または、少なくとも、安全性は保証されていません）。
回答
一般的なレベルでは、放物線状の表面で反射するか、音響レンズを通過させることによって、光を集束するのと同じ方法で音を集束します。音響レンズは、材料で構成されているという点で光学レンズと同じです。音の伝播速度が異なり、厚みが異なります。音響ミラーに関するWikipediaの記事を参照してください。
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- あなた回折レンズを使用して光を集束させることもできます
- 音と同じですが、答えは単純にしておきたかったです;-)
- @belisarius： en.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
- CO $ {} _ 2 $で満たされたバルーンは、粗い音響レンズです。友達と向き合い、話しかけます。次に、CO $ {} _ 2 $で満たされた風船を彼の頭とあなたの頭の間に置きます。彼の声は大きくなります。