Cum puteți focaliza sunetul?

Nu cred că nimeni aici ți-a răspuns cu adevărat la întrebare. În acest caz, sunetul este „focalizat” folosind tablouri în etape . Fața spotului audio are mai multe traductoare:

Flickr

Se emite același semnal de la fiecare dintre ele, dar întârziat ușor cu cantități diferite, astfel încât fronturile de undă să ajungă la același punct în fața dispozitivului în același timp. Această „focalizare virtuală” se numește formarea fasciculului .

ref ref

Acesta este modul în care radarele moderne își concentrează și razele. de a învârti o antenă satelit în jur, au văzut mici elemente care nu se mișcă, dar semnalele sunt întârziate pentru a produce diferite forme de fascicul.

Comentarii

• Că ' este de fapt difracție, nu focalizare.
• Diferență? Vă gândiți la un experiment cu două fante?
• @ ptomato- fasciculele individuale se deosebesc așa cum ar face orice fascicul … dar efectul introducerii unei întârzieri variabile de fază între grinzi pentru a crea un nou front de undă este analog către un front de undă care trece printr-un obiectiv, obținând schimbare de fază în funcție de lungimea fiecărei treceri
• fiecare trecere (greșeală) – > fiecare cale
• Bună, este adevărat că punctul " " pe care se concentrează poate fi în mod arbitrar mic (mult mai mic decât lungimea de undă în sine?) ) De asemenea, mă întrebam: Dacă toate undele sunt unde sinusoidale, va rezulta unda super-focalizată la punctul focal o undă sinusoidală (aceeași formă) sau va fi o formă modificată cu aceeași frecvență? (Văd intuitiv că ar fi evident aceeași frecvență, dar nu sunt sigur de forma graficului cu privire la modul în care amplitudinea la acel punct focal va crește și coborî)

Sunetul este un tip de undă, deci are toate proprietățile undei similare cu alte unde, cum ar fi undele luminoase. Pentru undele de lumină, puteți utiliza un obiectiv pentru a focaliza lumina. Un obiectiv are un indice de refracție mai mare sau o viteză mai mică a luminii decât mediul înconjurător. Același lucru este valabil și pentru undele sonore, deci ceea ce aveți nevoie este să creați o regiune de refracție ridicată [1].

Aerul care ne înconjoară poate fi aproximat de gazul ideal, deci viteza sunetului este de [2] ]

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

unde $ \ gamma $ este indicele adiabatic, $ p $ este presiunea de aerul, $ \ rho $ este densitatea aerului

Aici, vrem să creăm o regiune cu o viteză de sunet refractivă sau echivalentă scăzută. Există puține modalități de a realiza acest lucru, una este scăderea presiunii, o altă modalitate este scăderea temperaturii (conform legii gazelor ideale $ PV = NRT $). Cu toate acestea, în ambele cazuri, aveți nevoie fie de un recipient dur, fie de un frigider lângă el, pentru a-l menține la rece. . Trebuie doar să umpleți gazul dintr-un balon și acesta poate acționa ca un obiectiv acustic foarte simplu. Rețineți că dimensiunea balonului sau a altui container trebuie să fie mare în comparație cu lungimea de undă. Există, de asemenea, alte metode pentru a focaliza sunetul fără a utiliza obiectivul. [3]

Așa cum am spus mai înainte, același mecanism poate fi aplicat și pentru alte valuri, de exemplu, un val de apă. Într-un rezervor de apă superficială, adăugarea unui obstacol în formă de lentilă în partea de jos poate converge valul de apă, deoarece valul de apă se mișcă încet în regiunea superficială. Acest experiment poate fi realizat cu ușurință într-o casă.

[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

Comentarii

• I cred că construirea reflectoarelor ar fi mai ușoară decât obiectivele

Aceste „spoturi audio” funcționează prin emiterea ultrasunetelor la două frecvențe diferite; lungimea de undă scurtă a ultrasunetelor este cea care face ca fasciculul să fie astfel direcționat.Cele două unde interferează și produc suma și tonuri diferite la frecvențe de $ f_1 + f_2 $ și $ f_1-f_2 $; dacă frecvențele cu ultrasunete sunt, să zicem, $ f_1 = 45 \, $ kHz și $ f_2 = 44 \, $ kHz, tonul diferenței va fi de $ 1 $ kHz, care se află în intervalul sonor pentru oameni.

Știam unii oameni care se uitau la utilizarea unor spoturi audio pentru controlul zgomotului în urmă cu ceva timp, dar (IIRC) consensul general este că, din moment ce vă supuneți victimelor cantități foarte mari de zgomot ultrasonic (mai mare de 100 dB), aceste dispozitive sunt probabil nu prea sigur pentru utilizare continuă. (Sau, cel puțin, siguranța lor nu era în niciun fel asigurată.)

La nivel general, focalizați sunetul în același mod în care focalizați lumina – fie reflectând-o de pe o suprafață parabolică, fie lăsând-o să treacă printr-o lentilă acustică. cu o viteză de propagare a sunetului diferită, cu grosime variabilă. Consultați articolul Wikipedia despre oglinzi acustice .

Comentarii

• Tu poate, de asemenea, să focalizeze lumina folosind lentile difractive
• La fel ca în cazul sunetului, dar am vrut să păstrez răspunsul simplu 😉
• @belisarius: ro.wikipedia.org/wiki/Zone_plate
• Un balon umplut cu CO $ {} _ 2 $ este un obiectiv acustic brut. Faceți față unui prieten și vorbiți cu el. Apoi puneți un balon umplut cu CO $ {} _ 2 $ între capul său și al vostru. Vocea lui va fi mai puternică.