Відображення звукових хвиль. Реверберація

ХВИЛЬОВИЙ ОПІР.

Звуковий тиск ρ залежить від швидкості ν коливаючихся частинок середовища. Обчислення показують, що або де ρ - щільність середовища; с - швидкість хвилі в середовищі.

Добуток називають граничним акустичним імпедансом,
для плоскої хвилі його називають також хвильових опором.
Хвильовий опір — найважливіша характеристика середовища, що визначає умови відбиття і заломлення хвиль на його границях.
Уявимо собі, що звукова хвиля потрапляє на границю поділу двох середовищ. Частина хвилі відбивається, а частина — заломлюється. Закони відбиття і заломлення звукової хвилі аналогічні законам відбиття і заломлення світла. Заломлена хвиля може поглинутись у другій середовищі, а може вийти з нього.

Припустимо, що плоска хвиля падає нормально до границі поділу, інтенсивність її в першому середовищі І₁, інтенсивність заломлення (пройденої) хвилі в іншому середовищі І₂. Назвемо

(3.1.6)

коефіцієнтом проникнення звукової хвилі.
Релей показав, що коефіцієнт проникнення звуку визначається за формулою,

(3.1.7)

З (2.6) видно, що найбільше значення, яке може мати β, дорівнює 1. Із (2.7) одержуємо, що β = 1, якщо Отже, за рівності хвильових опорів двох середовищ звукова хвиля (при нормальному падінні) пройде границю поділу без відбиття. Якщо хвильовий опір іншого середовища досить великий у порівнянні з хвильовим опором першого середовища, то замість (2.7) маємо

β≈4с₁ρ₁/(с₂ρ₂), (3.1.8.)

так як с₁ρ₁/(с₂ρ₂) ≤1. Наведемо хвильові опори деяких речовин при 20 ° С (табл.2. 2).

Таблиця 2.2.

Залізо	40 000 000	Резина	60 000
Бетон	4 800 000	Повітря
Вода	1 440 000	Масло	1 350 000

Використовуємо (2.8) для обчислення коефіцієнта проникнення звукової хвилі з повітря в бетон і в воду:

Ці дані справляють враження: виявляється, тільки дуже мала частина енергії звукової хвилі проходить з повітря в бетон і в воду.

В будь-якому закритому приміщенні відбитий від стін, стель, меблів звук падає на інші стіни, підлогу тощо, знову відбивається і поглинається і поступово згасає. Тому навіть після того, як джерело звуку припинить дію, у приміщенні все ще є звукові хвилі, які створюють гул. Особливо це помітно у великих просторих залах. Процес поступового загасання звуку в закритих приміщеннях після вимкнення джерела називають реверберацією.
Реверберація, з одного боку, корисна, так як сприйняття звуку посилюється за рахунок енергії відбитої хвилі, але, з іншого боку, надмірно тривала реверберація може суттєво погіршити сприйняття мови, музики, так як кожна нова частина тексту перекривається попередніми. У зв'язку з цим зазвичай вказують деякий оптимальний час реверберації, який враховується при побудові аудиторій, театральних та концертних залів і т.п. Наприклад, час реверберації заповненого Колонного залу Будинку Союзів в Москві дорівнює 1,70 с, заповненого Великого театру - 1,55 с. Для цих приміщень (порожніх) час реверберації відповідно 4,55 і 2,06 с.

Дата добавления: 2014-01-04