Jak możesz skupić się na dźwięku?

Nie sądzę, żeby ktokolwiek tutaj naprawdę odpowiedział na Twoje pytanie. W tym przypadku dźwięk jest „skupiony” przy użyciu tablic fazowych . Twarz reflektora audio ma wiele przetworników:

Flickr

Wyprowadzany jest ten sam sygnał z każdego z nich, ale z nieznacznym opóźnieniem o różne wartości, tak że wszystkie czoła fali docierają do tego samego punktu przed urządzeniem w tym samym czasie. Ten „wirtualny fokus” nazywa się formowanie wiązki .

ref ref

W ten sposób nowoczesne radary również skupiają swoje wiązki. kręcenia anteną satelitarną mają lo wiele małych elementów, które się nie poruszają, ale sygnały są opóźnione, aby wytworzyć wiązki o różnych kształtach.

Komentarze

• To ' to faktycznie dyfrakcja, a nie skupienie.
• Dyfrakcja? Czy myślisz o eksperymencie z dwiema szczelinami?
• @ ptomato- poszczególne wiązki uginają się tak, jak każda wiązka … ale efekt wprowadzenia zmiennego opóźnienia fazowego między wiązkami w celu utworzenia nowego czoła fali jest analogiczny do czoła fali przechodzącej przez soczewkę, uzyskując przesunięcie fazowe zgodnie z długością każdego przebiegu
• każdy przebieg (literówka) – > każda ścieżka
• Cześć, czy to prawda, że " punkt ", na którym się skupia, może być dowolnie mały (znacznie mniejszy niż sama długość fali? ) Zastanawiałem się również: jeśli wszystkie fale są falami sinusoidalnymi, czy wynikowa fala super skupiona w punkcie ogniskowym będzie również falą sinusoidalną (ten sam kształt), czy też będzie to zmodyfikowany kształt o tej samej częstotliwości? (Intuicyjnie widzę, że byłaby to oczywiście ta sama częstotliwość, ale nie jestem pewien co do kształtu wykresu pokazującego, jak amplituda w tym punkcie ogniskowej wzrośnie i spadnie)

Dźwięk jest rodzajem fali, więc ma wszystkie właściwości podobne do innych fal, takich jak fale świetlne. W przypadku fal świetlnych możesz użyć soczewki, aby skupić światło. Soczewka ma wyższy współczynnik załamania światła lub mniejszą prędkość światła niż otoczenie. To samo dotyczy fali dźwiękowej, więc to, czego potrzebujesz, to utworzyć obszar o wysokim współczynniku załamania światła [1].

Otaczające nas powietrze można przybliżyć gazem idealnym, więc prędkość dźwięku wynosi [2] ]

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

gdzie $ \ gamma $ to indeks adiabatyczny, $ p $ to ciśnienie powietrze, $ \ rho $ to gęstość powietrza

Tutaj chcemy stworzyć obszar o dużej refrakcji lub równoważnie niskiej prędkości dźwięku. Jest na to kilka sposobów, jednym jest zmniejszenie ciśnienia, innym sposobem jest obniżenie temperatury (zgodnie z prawem gazu doskonałego $ PV = NRT $). Jednak w obu przypadkach potrzebujesz albo twardego pojemnika, albo lodówki w pobliżu, aby było zimno.

Z drugiej strony, zwiększenie gęstości można łatwo zrobić, używając ciężkiego gazu, takiego jak dwutlenek węgla . Wystarczy wlać gaz do balonu i może on działać jak bardzo prosta soczewka akustyczna. Zwróć uwagę, że rozmiar balonu lub innego pojemnika musi być duży w porównaniu z długością fali. Istnieją również inne metody ogniskowania dźwięku bez użycia obiektywu. [3]

Jak wspomniano wcześniej, ten sam mechanizm można zastosować do innej fali, na przykład fali wodnej. W zbiorniku na płytką wodę dodanie przeszkody w kształcie soczewki na dnie może zbiegać się z falą wody, ponieważ fala wodna przemieszcza się powoli w płytkim obszarze. Ten eksperyment można łatwo przeprowadzić w domu.

[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

Komentarze

• I myślę, że budowanie reflektorów byłoby łatwiejsze niż soczewki

Te „reflektory dźwiękowe” działają, emitując ultradźwięki o drugiej różne częstotliwości; to krótka długość fali ultradźwiękowej powoduje takie skierowanie wiązki.Dwie fale interferują i wytwarzają sumę i różne tony o częstotliwościach $ f_1 + f_2 $ i $ f_1-f_2 $; jeśli częstotliwości ultradźwięków wynoszą, powiedzmy, $ f_1 = 45 \, $ kHz i $ f_2 = 44 \, $ kHz, ton różnicowy wyniesie 1 $ kHz, co jest w zakresie słyszalnym dla ludzi.

Znałem ludzi, którzy jakiś czas temu przyglądali się używaniu reflektorów audio do kontroli hałasu, ale (IIRC) ogólny konsensus jest taki, że skoro poddajesz swoje ofiary bardzo dużym ilościom hałasu ultradźwiękowego (powyżej 100 dB), te urządzenia są prawdopodobnie niezbyt bezpieczne do ciągłego użytkowania. (A przynajmniej ich bezpieczeństwo nie było w żaden sposób zapewnione).

Na poziomie ogólnym skupiasz dźwięk w taki sam sposób, w jaki skupiasz światło – odbijając je od powierzchni parabolicznej lub przepuszczając przez soczewkę akustyczną. Soczewka akustyczna jest jak soczewka optyczna, ponieważ składa się z materiału z inną prędkością propagacji dźwięku, o różnej grubości. Zobacz artykuł w Wikipedii na temat luster akustycznych .

Komentarze

• Ty może również skupiać światło za pomocą soczewek dyfrakcyjnych
• Podobnie jak w przypadku dźwięku, ale chciałem, aby odpowiedź była prosta 😉
• @belisarius: pl.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
• Balon wypełniony CO $ {} _ 2 $ to prymitywna soczewka akustyczna. Zmierz się z przyjacielem i porozmawiaj z nim. Następnie włóż balon wypełniony CO $ {} _ 2 $ między jego głowę a twoją. Jego głos będzie głośniejszy.