Hvordan kan du fokusere lyd? (Norsk)

Jeg tror ikke noen her har virkelig svart på spørsmålet ditt. I dette tilfellet er lyden «fokusert» ved hjelp av faset arrays . Ansiktet til lydspotlyset har flere svinger:

Flickr

Det samme signalet sendes ut fra hver av dem, men forsinket litt med forskjellige mengder, slik at bølgefronter alle når samme punkt foran enheten samtidig. Dette «virtuelle fokuset» kalles stråleforming .

ref ref

Slik fokuserer også moderne radarer strålene. å snurre en parabolantenn, de har lo ts av små elementer som ikke beveger seg, men signalene blir forsinket til å produsere forskjellige stråleformer.

Kommentarer

• At ' faktisk er diffraksjon, ikke fokus.
• Diffraksjon? Tenker du på et to-spalteeksperiment?
• @ ptomato- de enkelte strålene er forskjellige som enhver stråle ville … men effekten av å innføre en variabel faseforsinkelse mellom bjelkene for å skape en ny bølgefront er analog til en bølgefront som går gjennom en linse og får faseforskyvning i henhold til lengden på hvert pass
• hvert pass (typo) – > hver bane
• Hei, er det sant at " punkt " det fokuserer på kan være vilkårlig liten (mye mindre enn selve bølgelengden? ) Også lurte jeg på: Hvis alle bølgene er sinusbølger, vil resultatet superfokusert bølge i fokuspunktet også være en sinusbølge (samme form), eller vil det være en modifisert form med samme frekvens? (Jeg kan se intuitivt at det åpenbart ville være den samme frekvensen, men ikke sikker på formen på grafen for hvordan amplituden ved det fokuspunktet vil gå opp og ned)

Lyd er en bølgetype, så den har alle bølgeegenskapene som ligner på andre bølger som lysbølger. For lysbølger kan du bruke et objektiv til å fokusere lyset. En linse har høyere brytningsindeks eller lavere lyshastighet enn miljøet. Det samme gjelder lydbølgen, så det du trenger er å lage en høy brytningsregion [1].

Luften som omgir oss kan tilnærmes av den ideelle gassen, så lydhastigheten er [2 ]

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

hvor $ \ gamma $ er den adiabatiske indeksen, $ p $ er et trykk på luften, $ \ rho $ er tettheten til luften

Her ønsker vi å lage et område med høy brytningsevne, eller tilsvarende lav lydhastighet. Det er få måter å oppnå dette på, den ene er å senke trykket, en annen måte er å senke temperaturen (etter den ideelle gassloven $ PV = NRT $). I begge tilfeller trenger du enten en hard beholder eller et kjøleskap i nærheten for å holde det kaldt.

På den annen side kan det lett å øke tettheten ved å bruke en tung gass som karbondioksid . Du trenger bare å fylle gassen i en ballong, og den kan fungere som en veldig enkel akustisk linse. Merk at størrelsen på ballongen eller en annen beholder må være stor sammenlignet med bølgelengden. Det finnes også andre metoder for å fokusere lyd uten å bruke objektiv. [3]

Som sagt tidligere, kan den samme mekanismen brukes for annen bølge, for eksempel en vannbølge. I en grunt vanntank kan det tilføyes en linseform hindring i bunnen konvergere vannbølgen fordi vannbølgen beveger seg sakte i det grunne området. Dette eksperimentet kan enkelt utføres hjemme.

[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 bygningsreflektorer ville være enklere enn linser

Disse lydspotterne fungerer ved å sende ut ultralyd i to forskjellige frekvenser; det er ultralydens korte bølgelengde som får strålen til å være så rettet.De to bølgene forstyrrer og produserer sum og forskjellige toner ved frekvenser på $ f_1 + f_2 $ og $ f_1-f_2 $; hvis ultralydfrekvensene er, si $ f_1 = 45 \, $ kHz og $ f_2 = 44 \, $ kHz, vil forskjellstonen være på $ 1 $ kHz som er i det hørbare området for mennesker.

Jeg kjente noen som så på å bruke lydspotter for støykontroll for en tid tilbake, men (IIRC) er den generelle konsensus at siden du utsetter ofrene dine for veldig store mengder ultralydstøy (større enn 100 dB), er disse enhetene sannsynligvis ikke for trygt for kontinuerlig bruk. (Eller i det minste var deres sikkerhet på ingen måte garantert.)

På det generelle nivået fokuserer du lyd på samme måte som du fokuserer lys – enten ved å reflektere det fra en parabolsk overflate, eller la den passere gjennom en akustisk linse. En akustisk linse er akkurat som en optisk linse ved at den består av et materiale med en annen lydutbredningshastighet, med varierende tykkelse. Se Wikipedia-artikkelen om akustiske speil .

Kommentarer

• Du kan også fokusere lys ved hjelp av diffraktive linser
• Som med lyd, men jeg ville ha svaret enkelt 😉
• @belisarius: no.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
• En CO $ {} _ 2 $ -fylt ballong er en rå akustisk linse. Møt en venn og snakk med ham. Sett deretter en CO $ {} _ 2 $ -fylt ballong mellom hodet og ditt. Stemmen hans vil være høyere.