音波を反射できるか:何を、なぜ、いつ、どこで、種類と詳細な事実

「反射」を聞くと、すぐに光を思い浮かべます。 音波が反射できるのではないかと思うかもしれません。 そして、音の反射とは何ですか? これらの答えを見つけるために詳細に記事を読んでください。

音は、光と同じように、一種のエネルギーです。 エネルギーは波の形で運ばれます。 光波と音波の両方に、反射、屈折、回折などのいくつかの共通の特徴があります。

音波はいつ反射できますか?

力学的波である音は、光と同じ反射規則に従います。

研磨された表面または研磨されていない表面で音が跳ね返る場合、これは単に「音の反射」と呼ばれます。 言い換えると、音波がXNUMXつの媒体を通過し、次に別の媒体の表面に衝突して反対方向に戻るときに、音の反射が発生します。

音波の反射の法則:

  • 音の反射の場合の反射角は、入射角と同じになります。

𝛉i =𝛉r

どこで、𝛉i =入射角

             𝛉r =反射角

  • 音が反射される平面は、入射音と通常の音が生成される平面と同じになります。
音波を反射させることができます

その結果、光と音波の両方が同じ反射の法則に従っていると推測できます。 

違いは、音の反射には、光とは異なり、表面を研磨する必要がないことです。 どんな粗い表面からも音を反射することができます。 したがって、表面や障害物を反射して戻す必要があります。 さらに、音が反射される表面の形状は、音の反射に影響を与えます。

イラストについて考えてみましょう。

あなたが壁にボールを投げ、それがあなたに向かって跳ね返ったとしましょう。 トーチで壁を照らしている今、あなたは光の反射の現象を経験しています。 壁の近くで話すときも同じことが起こります。今言ったことを聞きます。 はい、あなたの推測は正しいです。 それは音の反射にすぎません。

話すと音波が発生し、聞こえると可聴周波数の音波が壁の表面で反射します。 結果として、音の反射はあなたにあなた自身の音を聞かせる責任があります。

さて、考えてみましょう 音波の反射 さまざまな表面から。

さまざまな表面での音の反射:

音の反射は、表面の種類(希少か高密度かなど)にも依存します。 音がより密度の高い素材から反射される場合、180度の位相変化だけが発生します。 ただし、より希少な媒体から反射されると、圧縮は希薄化として反映され、その逆も同様です。 もっと詳しく見ていきましょう。

硬い表面または硬い境界での音の反射:

音波を構成する圧縮と希薄化のために、それらの領域は高圧と低圧の間で交互になります。 圧縮と希薄化は、高圧と低圧の領域を同時に説明するために使用される用語です。 結果として、音波は一種の 圧力波 同様に。

音波(圧力波または縦波)が空中を伝わり、壁などの硬い表面に衝突するとします。 さて、音波の圧縮が硬い表面に衝突すると、それは本質的に力を加えることによって壁を押し込もうとします。 しかし、壁は硬い表面であるため、同じ反対の力を加えることにより、反対方向の音によって空気中に形成された圧縮を押し出します。

その結果、右方向に移動していた圧縮が左方向に移動するようになります。 その結果、入射および反射中の媒体粒子の変位は反対方向になります。 その結果、入射音波と反射音波の位相差を考慮すると、𝜋ラジアン、つまり180°になります。

希薄化の事例を考慮に入れれば、アプローチは同じになります。 インシデントによって引き起こされた希薄化は、希薄化として反映されます。

壁は例として役立ちますが、これはすでに見てきました。 壁の表面が硬いので、話すときに音が反射します。

希少媒体からの音波の反射:

より密度の高いまたは固体の媒体を通過し、より希少な媒体の境界面または境界に当たる縦波について考えてみてください。 入射音波の圧縮が希少な材料でできた境界に衝突すると、その表面に力が加えられます。 希少な媒体の表面は抵抗が少なく、音波の圧縮には高圧が含まれているため、希少な媒体の境界は押し戻されます。 

より密度の高い媒体とは対照的に、より希少な媒体の粒子は自由に移動します。 したがって、XNUMXつの媒体の交差点で希薄化が発生します。 したがって、入射圧縮は、より希少な材料の表面からの反射後に希薄化として戻ります。 その結果、密度の高い媒体からの音波が希少な媒体から反射されても、位相変化は見られません。 

希薄化がより希少な媒体の表面で発生し、圧縮として反射して戻る場合にも同じことが起こります。

例として、水で満たされたパイプを通って伝わる音を想像してみてください。 ここで、パイプの開放端に空気が存在すると想像してください。 そして、私たちはすでに、水が空気よりも音の密度の高い媒体であることを知っています。 その結果、高圧により、水と空気の界面で圧縮が発生すると、周囲の空気分子が急速に移動します。 その結果、圧縮は反映される前に希薄化に変換されます。

曲面からの音波の反射:

これまで見てきたように、表面が異なれば音の反射も異なります。 同様に、表面の曲率は音の反射方法に影響を与えます。 表面の曲率には、音の強さを変える能力があります。 

曲面はXNUMXつのタイプに分類されます。 

  • 凹面と 
  • 凸面。

それでは、よく考えてみましょう。

凹面からの音の反射:

音波が凹面に当たると、光の波と同じように反射波が収束します。 さらに、反射波も同様に単一の焦点を持っていました。 その結果、反射された音波の強度は、凹面で反射するにつれて増加します。

この現象は自然界でも使われています。 最近の科学的研究から、私たちはXNUMXつの事実を知るようになりました。

  • ヘラジカは、枝角を衛星ディスクとして使用して、音を簡単に集めて焦点を合わせることができます。
  • 科学者による深い研究と長い考えによると、フクロウの顔の円盤は球形であり、簡単に動かして収集し、耳に向かって音を反射することができます。

自然界で発生しますが、音を反射しようとするときは、凹面から離れることがよくあります。 この理由は、サーフェスの幾何学的中心に焦点を合わせると、スペース内に大きなホットスポットが発生するためです。 その結果、長距離の反射音の伝達は異常になります。

凹型が必要な場合は、吸音材を使用する必要があります。 音響スペシャリストの助けを借りてカーブのジオメトリを変更することで、ノイズの問題を減らすことができる場合があります。 劇場はこの現象を利用しています。

反射音の強さを維持するために、劇場のスピーカーの前には通常凹面が使用されます。 ただし、すでに述べたように、大きなホットスポットが発生するため、ノイズや異常音が反射します。 劇場の壁や天井は、この騒音を低減するために吸音材で作られています。 結果として、両方の手法は、残るエラーの量を減らすことによって互いに強化します。

凸面からの音の反射:

凸面に音波が入射すると、反射音は各方向に発散します。 音が発散するにつれて、明らかに、音の強さは減少します。 

凸面からの音の拡散は、音楽のブレンドがすべての方向に広がり、不要な反射を回避するのに役立ちます。

さまざまな形状が音の拡散に役立ちます。これには次のものが含まれます。

  • 半球または半円柱
  • のこぎりの歯のパターンのようなさまざまな角度の表面

音の反射に関連するその他の重要な現象:

音の反射により、エコーと残響が発生します。 ただし、XNUMXつの現象にはいくつかの違いがあります。 では、それについて話しましょう。

エコー:

エコーという用語は、反射音が繰り返し聞こえることを意味します。 広い空間で音が反射するとエコーが聞こえます。 

オープンスペースとクローズドスペースの両方を含め、どんな巨大なスペースでもエコーを作成できます。 エコーを効果的に聞くには、音源と反射体の間の距離を50フィート以上にする必要があります。 距離が比較的長いため、可聴音の間に時間遅延があります。 したがって、XNUMXつ以上の異なる音を聞くことができます。

自分を大きな空の部屋に立って大声で「こんにちは」と話していると考えてください。 すると、広い範囲で硬い表面に音が反射するため、「こんにちは」…..「こんにちは」…..「こんにちは」のように「こんにちは」という言葉が繰り返し聞こえます。 音は部屋に出て、壁から耳に反射されます。 音が耳に届くまでに時間がかかるほど、耳障りになります。

あなたは丘であなたの名前を叫ぶことによって丘の駅で休暇をとっている間にこれをしたかもしれません。 電話のクロストーク中にもエコーが発生することに気付いたかもしれません。

残響:

音源と反射面との距離が非常に小さい場合、元の音と反射音が混ざり合います。 さまざまな音が重なる結果、持続性または連続的な音が生成されます。 これは残響と呼ばれます。

巨大なドーム、講堂、またはホールで話をしたことがある場合は、これらを耳にしたことがあるかもしれません。 これらのタイプの場所での音のさまざまな反射の結果として、反射された音はしばしば元の音と混ざり合います。 これらの反射が50ミリ秒または0.05秒以内に発生する場合は、残響効果を聞く必要があることがよくあります。

音の反射の応用:

反射される音の性質は、私たちの生活を楽にするために使われています。 音の反射の用途は次のとおりです。

  1. 聴診器: 医師が使用する聴診器は、音の反射の理論に基づいて動作します。 医師はそれを使って患者の心拍を聞きます。 聴診器内で発生する音のさまざまな反射により、医師は患者の心拍をはっきりと聞くことができます。
  1. 補聴器: 音の原理の反射を利用する別の医療機器は補聴器です。 難聴者はこの装置を使用します。 音はそのデバイスのより細い領域で反射されるため、高レベルの強度で耳に向けることができます。
  2. ソナー: はい、音の反射の理論はソナーにも当てはまります。 反射信号を使って水中の物体の距離と速度を計算する装置は、ソナーと呼ばれます。 タイタニック号のような悲劇的な事故を回避するために、船への脅威を特定するために船に採用されています。 海軍はまた、地雷や潜水艦を見つけるためにそれを採用しています。
  3. 響板: 響板は、音源に焦点が合ったままになるように配置された単純な曲面です。 それらは部屋または講堂全体に音波を均一に反射します。 その結果、響板を採用することで音質が向上します。
  4. メガホン: メガホンでは多重反射も使用されます。 じょうごのような形をしています。 その結果、メガホンの漏斗内で音が発生すると、波は何度も反射されてから、漏斗の開口部につながる経路に沿って移動します。 その結果、音の振幅は最初から増加します。

この記事が、音波の反射について知っておく必要のあるすべての情報を役立つ方法で提供してくれることを願っています。 このような科学関連の記事をもっと読むには、当社のWebサイトにアクセスしてください。

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