Диффракция звуковых волн

Данная книга посвящена в основном электромагнитным волнам в волноводах. Аналогичные акустические задачи возникли в теоретической физике гораздо раньше. Однако, несмотря на целый ряд работ в этом направлении, строгого решения задачи о диффракции звуковых волн на открытом конце трубы получено не было. Пользуясь методом, первоначально развитым для решения граничных задач электродинамики, оказалось возможным решить соответствующие акустические проблемы. [c.39]

К предельному значению. Гроссман [751] показал, что это явление объясняется диффракцией звуковых волн на излучателе и отражателе. [c.222]

Диффракция звуковых волн 167, 192, 194 [c.715]

ДИФФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ЗВУКОВЫХ волн НА ОТКРЫТОМ КОНЦЕ ВОЛНОВОДА [c.6]

Первая часть этой книги посвящена диффракции электромагнитных и звуковых волн на открытом конце волновода получено строгое решение задач о плоском и круглом волноводах с открытым концом, причем рассмотрены все возможные типы электромагнитных и звуковых волн. [c.7]

Мы получили строгое решение задачи о диффракции различных типов электромагнитных и звуковых волн на открытом конце плоского и круглого волноводов. По точным формулам были произведены вычисления и построены многочисленные графики для величин, наиболее интересных с физической точки зрения коэффициентов отражения от открытого конца, коэффициентов трансформации этих волн в другие волны, характеристик излучения из открытого конца и т. д. [c.195]

Диффракция плоских звуковых волн у края пластинки или у отверстия в плоском экране может быть исследована приближенными методами, предполагая, что размеры препятствия или отверстия малы по сравнению с длиною волны ). Это условие, очевидно, прямо противоположно условию, имеющему место в оптике, и соответственно этому результаты здесь имеют существенно отличный характер. В частности, при таком предположении мы не встречаемся ни с чем, что могло бы быть названо звуковою тенью или звуковым лучом. [c.646]

Диффракция плоских звуковых волн у края бесконечно простирающегося в одну сторону экрана и образование звуковой [c.673]

Согласно Бэру [153], явления диффракции Френеля звуковых волн могут быть легко изучены при помощи теневого метода на бегущих плоских звуковых волнах (см. гл. П, 5, п. 2). Наглядным примером может служить фиг. 203. В обоих случаях звуковые волны идут слева и полностью просветляют темное до этого поле зрения. На фиг. 203,а волна (/=6540 кгц, 1= 0,2 мм) встречает на своем пути жестяной экран А, опущенный сверху в ультразвуковое поле. [c.167]

Явления диффракции света на ультразвуков вых волнах могут быть объяснены следующим образом. Бегущая ультразвуковая волна в жидкости представляет собой следующие друг за другом на определенном расстоянии сжатия и разрежения среды. Расстояние между двумя сжатиями определяет длину звуковой волны в жидкости. Таким образом, мы имеем дело со средой, плотность которой, а следовательно, и коэффициент преломления меняются периодически в направлении распространения звуковой [c.169]

Фиг. 207. Диффракция на звуковых волнах в ксилоле при возбуждении кварца одновременно на нескольких частотах.

Фиг. 208. Диффракция света на ампли-тудно-модулированных звуковых волнах.

Крайне важно, что метод косвенного наблюдения ультразвуковых волн при помощи диффракции света может быть применен как к бегущим, так и к стоячим волнам. В первом случае мы имеем дело с ультразвуковой решеткой, движущейся со скоростью звука перпендикулярно к направлению распространения света. В этом случае будет иметь место эффект Допплера для света. Если луч света частоты v , падающий перпендикулярно на звуковую волну, отклоняется при этом на угол то первоначальная скорость света С изменяется на величину где с—скорость звуковой волны. Частота света к-го диффракционного порядка определяется вследствие эффекта Допплера следующим выражением [c.171]

Фиг. 211. Схематическое изображение частотных соотношений при диффракции света на стоячей звуковой волне.

Дебай и Сирс [496] пытались вначале объяснить появление спектров высших порядков тем, что кварц колеблется на гармониках и излучает звуковые волны более высоких частот, т. е. меньшей длины волны. Но это объяснение не- верно, поскольку в общем случае колебания на гармониках, если они вообще имеют место, значительно ниже по интенсивности, чем основное-колебание, и не могут вызвать ярко выраженных спектров высших порядков. Кроме того, заметную интенсивность в этом случае могли бы дать только гармоники нечетного порядка. Предложенные позднее Бриллюэном [368] и Дебаем [491] теории диффракции света на ультразвуке также не могут объяснить ни появления спектров высших порядков, ни изменения распределения интенсивности в них, поэтому мы не будем более подробно останавливаться на этих работах. [c.174]

Фиг. 213. Диффракция света на бегущих звуковых-волнах при различной силе звука.

Фиг. 215. Многократная диффракция света на двух ультразвуковых волнах (по Бергману). а—диффракция на звуковой волне с частотой Ь = 9760 кгц, б—диффракция на звуковой волне с частотой /2=7210 кгц, в—диффракция на двух звуковых волнах с частотами fl и /г-

До сих пор мы рассматривали явления диффракции света на звуковых волнах только в жидкостях и газах. Однако совершенно ясно, что диффракционные явления могут наблюдаться также на звуковых волнах в твердых прозрачных [c.178]

До сих пор мы рассматривали только случаи бегущих звуковых волн. Раман и Нат [1660] применили свои расчеты также к диффракции света на стоячих звуковых волнах. Представим себе последние состоящими из двух распространяющихся навстречу друг другу бегущих волн тогда формула (150), определяющая фазовую модуляцию световой волны, примет вид [c.182]

Нат [1403] указал другой способ определения границ применимости элементарной теории диффракции света на ультразвуке. Изображенные на фиг. 230 световые лучи до тех пор распространяются в звуковой волне практически прямолинейно, т. е. параллельно направлению падения, пока абсцисса /С=(2т1 /Х)/]/Дп/По остается меньше 1. Это условие может быть записано в форме [c.186]

Таким образом, мы получили одновременно решение задачи о диффракции звуковых волн на открытом конце плоского волновода. В частности, волна 00 соответствует 01СН0В1Н0Й (поршие-вой) (волне, которая только 1И представляет интерес для акустики, поскольку обычно длина волны настолько велика, что волноводные волны распространяться немо гут. [c.38]

Теория звуковых колебаний в открытой с одного конца цилиндрической трубе занимает особое положение. Здесь комплексный коэффициент отражения основной ( поршневой ) звуковой волны от конца трубы определяет резонансную кривую открытых акустических резонаторов (в том числе их резонансные частоты и декремент затухания, обусловленного излучением). Поэтому задача о диффракции звуковых волн на открытом iKOiHue трубы ставилась в ряде теоретических работ еще в прошлом веке. Однако ввиду отсутствия строгого подхода результаты, полученные в этих работах с помощью различных искусственных допущений, оказывались ненадежными, и поэтому сопоставление их с экспериментальными данными не могло привести к вполне определенным выводам. Полученные нами точные результаты устраняют эту неопределенность (гл. П1). [c.195]

ЧИНЫ показателя преломления может быть определено значение скорости звука в одной жидкости по отношению к другой. На этой же установке можно наблюдать диффракцию звуковой волны на помещенной в жидкости проволочной решетке и измерить углы диффракции. Это также было проделано Бэром и Мейером [161]. При известной постоянной проволочной решетки это дает еще один метод измерения длины звуковой волны и, следовательно, скорости звука в жидкости. Бец-Бардили [2531 получил ряд прекрасных фотографий при помощи указанного метода Бэра и Мейера, который содействовал развитию всей ультразвуковой оптики. Гидеман и Асбах применили этот метод для определения областей максимальной звукопроводности клинообразной пластинки [863] и для исследования распределения амплитуд в звуковом поле колеблющегося кварца [865]. Фотография, относящаяся к последнему случаю, приведена на фиг. 239. [c.193]

Данная книга состоит из двух частей. Первая часть является в сущности вторым изданием книги Диффракция электромагнитных и звуковых волн на открытом конце волновода , вышедшей в 1953 г. Математический метод, развитый в этой книге и (ПОЗВОЛИВШИЙ получить строгие решения, был применен также к ряду других задач, имеющих физический и технический интерес и по своему характеру примыкающих к задаче о диффрак-НИИ волн на открытом конце волновода. Этим задачам посвящена вторая часть книги, в которую включены также некоторые результаты, полученные с помощью приближенных методов. [c.5]

Следует отметить, что наше сообщение появилось в печати, когда никаких данных о возможности точного решения задач о диффракции на конце волновода в литературе не было. В этом предварительном сообщении на примере звуковых волн в круглой трубе изложен метод решения- диффрак-ционных задач для волноводов и приведены простейшие результаты, полученные этим методом. Уже после этого сообщения появилась обширная статья посвященная звуковым волнам в открытой круглой трубе. П е вь хода из пе1чати наших работ и по теории плоского волновода с открытым -концом появились статьи на эту же тему значительно позднее была еще опубликована заметка об электромагнитных волнах и статья 2 о зву-К0ВЫ1Х волнасх в плоском волноводе с открытым концом. iB методическом отношении эти работы не дают ничего нового по сравнению с нашими, но некоторые численные результаты в них заслуживают внимания. Для полноты изложения мы включили в гл. I график из (рис. 7), а в гл. III — два графика из (.рис. 31 и 32). Все остальные численные результаты первой части являются оригинальными. Рис. 56 и 57 заимствованы из нашей работы 3, в которой излучение из открытого конца круглого волновода в зад- [c.422]

Допуская, что возмущение у отверстия в экране такое же, какое было бы в этом же месте при отсутствии экрана, мы можем решать различные проблемы диффракции теми же методами, какие применяются для соответствующих проблем в физической оптике. Так, например, возмущение на некотором расстоянии по другую сторону бесконечной плоской стены с проделанным в ней круглым отверстием, на которую прямо падают плоские звуковые волны, можно вычислить как в аналогичной задаче картины оптической диффракции, образующейся в фокусе круглого объектива. Так, в случае симметричного рупора звук является максимальным вдоль оси инструмента, где все элементарные возмущения, исходящие из различных точек плоскости устья, находятся в олной фазе. В других направлениях интенсивность меньше однако она не должна сильно падать по сравнению с максимальным значением, если только наклон не таков, что разность расстояний самой близкой и самой удаленной точек устья достигает примерно половины длины волны. При несколько большем наклоне устье можно разделить на две части, из которых более близкая дает соединенный эффект, равный по величине, но противоположный по фазе сравнительно с более далекой, так что в этом направлении интенсивность равна нулю. В направлениях, еще более наклонных, звук возрождается, интенсивность увеличивается до 0,017 интенсивности вдоль оси ), снова уменьшается до нуля и т. д., причем эти изменения соответствуют светлым и темным кольцам, которые окружают центральное светлое пятно в изображении звезды. Когда R обозначает радиус устья, угол, под которым встречается первая зона молчания, [c.140]

На фиг. 203,6 изображена звуковая волна, встре ающая на своем пути металлический цилиндр Z диаметром 5 мм. Благодаря интерференции диффрагировавших волн в области звуковой тени получаются гиперболы, соответствующие местам максимальной и минимальной интенсивности гиперболы особенно хорошо заметны на некотором расстоянии от цилиндра, Хаббард, Цартман и Ларкин [941] подобным же образом исследовали диффракцию ультразвуковых волн в непосредственной близости от края экрана, ш,ели и узкого экрана (аналогичные фотографии диффракции на ультразвуковых волнах были опубликованы Барнсом и Бэртоном [2386]). [c.168]

Люка и Бикар [1241] и позднее Партхасаратхи [1520] исследовали вопрос о том, является ли диффрагированный свет поляризованным, и получили отрицательный результат. Это вполне согласуется с теорией, по которой нельзя ожидать поляризации диффрагированного света ввиду изотропности жидкостей по отношению к изменениям показателя преломления. Однако в случае диффракции света на звуковых волнах в твердых телах дело обстоит иначе. [c.174]

Теоретическим рассмотрением вопроса одновременной диффракции света на нескольких звуковых волнах занимались Фюс [2421 и позднее Pao [1671]. Легко видеть, что углы, соответствующие диффракциошЦим максимумам, опре- [c.176]

Фиг. 217. Диффракция на звуковой волне света различных длин волн (по Бэру). Для вер хнего спектра Л=4750 А, для. нижнего А=3650 А.

Уиллард 14418] высказал следующие соображения, показывающие, что распределение интенсивности света при явлениях диффракции может дать количественное представление об интенсивности звуковой волны. Представим себе, что интенсивность диффрагирующей звуковой волны выбрана так, чтобы при перпендикулярном падении света в диффракционной картине исчезали линии нулевого или одного из более высоких порядков. Тогда, согласно формуле (151в), Л(о)=0, т е. величина а=2 тЛпИА определяется нулевыми точками соответствующей функции Бесселя. Между величиной а и амплитудой звукового давления ДР имеется определенная связь. Прежде всего [c.181]

Экспериментальное исследование явлений диффракции при косом падении света на звуковую волну выполнил с большой точностью Номото [1427, 3661а]. Он использовал ультразвуковые волны с частотой 1— 0 мггц. Образцы полученных им фотографий приведены на фиг. 223. Отчетливо видно, что для определенных значений углов падения диффракция становится минимальной. Измеренные величины этих углов хорошо совпадают с теоретически рассчитанными численными значениями, стоящими в скобках около фотографий фиг. 223. Тот факт, что диффракционные явления не исчезают полностью при указанных значениях углов падения, объясняется несовершенством экспериментальной установки Номото, которое ему впоследствии удалось устранить. На фиг. 224 графически представлена зависимость числа п положительных и отрицательных диффракционных максимумов и их суммы от угла падения 9 света на звуковую волну для следующих значений параметров [c.182]

В упоминавшихся до сих пор исследованиях, проведенных для проверки теории Рамана—Ната, диффракция света осуществлялась на звуковых волнах в жидкостях. Голлмик [722] первым измерил интенсивность света в диффракционных максимумах разных порядков при диффракции на звуковых волнах в воздухе (см. выше в этом пункте). При этом он не нашел совпадения с теорией ни для стоячих, ни для бегущих волн. Напротив, в обоих случаях наблюдалось равномерное спадание интенсивности света с увеличением порядкового числа соответствующего диффракционного спектра. Причину, вероятно, надо искать в слишком большой глубине (/=6 см) звукового поля. При большой глубине звукового поля не выполняется предположение о прямолинейном распространении света (см. ниже в этом пункте). [c.184]

Чтобы экспериментально воспроизвести теоретически рассчитанную диффракционную картину для определенного значения а, нужно вначале установить нижнее граничное значение для длины звуковой волны, которая не входит в формулу для а. Рассчитаем, например, значение ра для случая диффракции света на звуковых волнах в воздухе, рассмотренного Голлмиком (см. стр. 178). При Да1=10 мы получим для ра значение 6, что полностью объясняет упомянутое выше несовпадение теоретических и экспериментальных результатов. [c.187]

Эти выражения отличаются от неравенства (164) множителем (тс/2)2 объясняется это различие тем, что Уиллард в качестве критерия нормальной диффракции берет условие /(<та/2, в то время как Нат требует, чтобы /С< 1. Для звуковых волн в воде ( 7=1,5-10 см/сек, 0=1,33) из выражения [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...