Difraktsiya hodisasi mutlaqo har qanday to'lqinlarga, masalan, elektromagnit to'lqinlarga yoki suv yuzasidagi to'lqinlarga xosdir. Ushbu maqolada tovushning diffraktsiyasi haqida gap boradi. Ushbu hodisaning xususiyatlari ko'rib chiqiladi, uning kundalik hayotda va inson foydalanishida namoyon bo'lishiga misollar keltirilgan.
Ovoz toʻlqini
Ovozning difraksiyasini ko'rib chiqishdan oldin, tovush to'lqini nima ekanligi haqida bir necha so'z aytishga arziydi. Bu har qanday moddiy muhitda materiyani harakatlantirmasdan energiyani uzatishning fizik jarayonidir. To'lqin - muhitda tarqaladigan modda zarralarining garmonik tebranishi. Masalan, havoda bu tebranishlar yuqori va past bosim zonalarining paydo bo'lishiga olib keladi, qattiq jismda esa bu allaqachon siqilish va tortishish zo'riqish joylari.
Ovoz toʻlqini muhitda maʼlum tezlikda tarqaladi, bu muhitning xususiyatlariga (harorat, zichlik va boshqalar) bogʻliq. Havoda 20 oC da tovush taxminan 340 m/s tezlikda tarqaladi. Biror kishi 20 Gts dan 20 kHz gacha bo'lgan chastotalarni eshitishini hisobga olsak, buni aniqlash mumkin.mos keladigan cheklovchi to'lqin uzunliklari. Buning uchun siz formuladan foydalanishingiz mumkin:
v=fl.
Bu erda f - tebranishlar chastotasi, l - ularning to'lqin uzunligi, v - harakat tezligi. Yuqoridagi raqamlarni almashtirsak, odam to‘lqin uzunligi 1,7 santimetrdan 17 metrgacha bo‘lgan to‘lqinlarni eshitadi.
Toʻlqin diffraksiyasi tushunchasi
Ovoz diffraktsiyasi - bu to'lqin jabhasi o'z yo'lida shaffof bo'lmagan to'siqqa duch kelganda egilib qoladigan hodisa.
Difraksiyaning yorqin kundalik misoli quyidagicha: ikki kishi kvartiraning turli xonalarida bo'lib, bir-birlarini ko'rmaydilar. Ulardan biri ikkinchisiga nimadir qichqirsa, ikkinchisi tovushni eshitadi, go‘yo uning manbai xonalarni bir-biriga bog‘lab turgan eshigida joylashgan.
Ovoz diffraktsiyasining ikki turi mavjud:
- Oʻlchamlari toʻlqin uzunligidan kichikroq boʻlgan toʻsiq atrofida egilish. Odam ancha katta to‘lqin uzunlikdagi tovush to‘lqinlarini (17 metrgacha) eshitgani uchun bunday diffraktsiya ko‘pincha kundalik hayotda uchraydi.
- Toʻlqin old tomonining tor teshikdan oʻtayotganda oʻzgarishi. Hamma biladi, agar siz eshikni biroz ochiq qoldirsangiz, tashqaridan bir oz ochiq eshikning tor bo'shlig'iga kirib boradigan har qanday shovqin butun xonani to'ldiradi.
Yorugʻlik va tovush diffraktsiyasi oʻrtasidagi farq
Gap toʻlqinlarning tabiatiga bogʻliq boʻlmagan bir xil hodisa haqida ketayotganligi sababli, tovush diffraktsiya formulalari yorugʻlik bilan bir xil. Misol uchun, eshikning tirqishidan o'tayotganda, diffraktsiyaga o'xshash minimal uchun shart yozish mumkin. Fraunhofer tor bo'shliqda, ya'ni:
sin(th)=ml/d, bu erda m=±1, 2, 3, …
Bu erda d - eshik bo'shlig'ining kengligi. Bu formula xonaning tashqaridan tovush eshitilmaydigan joylarini belgilaydi.
Ovoz va yorug'lik diffraktsiyasi o'rtasidagi farqlar faqat miqdoriydir. Gap shundaki, yorug'likning to'lqin uzunligi bir necha yuz nanometr (400-700 nm), bu eng kichik tovush to'lqinlarining uzunligidan 100 000 marta kichikdir. To'lqin va to'siqlarning o'lchamlari yaqin bo'lsa, diffraktsiya hodisasi kuchli namoyon bo'ladi. Shu sababli, yuqorida tasvirlangan misolda, turli xonalarda bo'lgan ikki kishi bir-birlarini ko'rmaydilar, lekin eshitadilar.
Qisqa va uzun toʻlqinlarning diffraksiyasi
Oldingi paragrafda toʻlqin jabhasi tekis boʻlishi sharti bilan tovushning tirqish bilan diffraksiyasi formulasi berilgan. Formuladan ko'rinib turibdiki, d ning o'zgarmas qiymatida th burchaklari qanchalik kichik bo'lsa, l to'lqinlari qisqaroq bo'ladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, qisqa to'lqinlar uzoqdan ko'ra yomonroq tarqaladi. Bu xulosani tasdiqlovchi hayotiy misollar.
- Biror kishi shahar ko'chasida yurib, musiqachilar o'ynayotgan joyga kelganida, u birinchi navbatda past chastotalarni (bas) eshitadi. U musiqachilarga yaqinlashganda, u yuqori chastotalarni eshita boshlaydi.
- Kuzatuvchidan unchalik uzoq boʻlmagan momaqaldiroq silkinishi unga bir necha oʻn kilometr uzoqlikdagi oʻsha gʻalladan ancha balanddek koʻrinadi (shiddat bilan adashtirmaslik kerak).
Ushbu misollarda qayd etilgan effektlarning tushuntirishi past chastotali tovushlarning yuqori chastotalarga nisbatan diffraksiya qilish qobiliyatining yuqoriligi va ularning yutilish qobiliyatining pastligidir.
Ultrasonik joylashuv
Bu hududni tahlil qilish yoki yoʻn altirish usuli. Ikkala holatda ham, g'oya manbadan ultratovush to'lqinlarini (l<1, 7 sm) chiqarish, keyin ularni o'rganilayotgan ob'ektdan aks ettirish va qabul qiluvchi tomonidan aks ettirilgan to'lqinni tahlil qilishdir. Bu usul inson tomonidan qattiq materiallarning nuqsonli tuzilishini tahlil qilish, dengiz tubining relyefi va boshqa ba'zi sohalarda qo'llaniladi. Ultrasonik joylashuvdan foydalanib, yarasalar va delfinlar kosmosda harakat qilishadi.
Ovoz diffraktsiyasi va ultratovush joylashuvi bir-biriga bog'liq ikkita hodisadir. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, shunchalik yomon tarqaladi. Bundan tashqari, qabul qilingan aks ettirilgan signalning o'lchamlari to'g'ridan-to'g'ri to'lqin uzunligiga bog'liq. Diffraktsiya hodisasi ikki jismni farqlashga imkon bermaydi, ular orasidagi masofa diffraktsiya to'lqinining uzunligidan kichikdir. Shu sabablarga ko'ra, tovush yoki infratovushli joylashuv emas, balki ultratovush ishlatiladi.
