Отражение и преломление звуковых волн

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН 363 [c.363]

Рассматривая законы отражения и преломления звуковых волн, падающих из воздуха на поверхность жидкости или на твёрдое тело, мы отмечали, что при отражении звуковых волн от твёрдой стенки практически вся энергия сосредоточена в отражённой волне, так как акустическое сопротивление ре твёрдого тела, например металла, неизмеримо больше, чем рс воздуха. При падении звуковых волн на твёрдое тело из жидкости в него проникает уже заметное количество энергии. В жидкостях и газах могут распространяться только продольные звуковые волны, поэтому при падении волн на границу раздела сред, из которых ни одна не есть твёрдое [c.379]

Отражение и преломление звуковых волн прохождение их через границу раздела двух сред. При падении звуковой волны на границу раздела двух сред, обладающих различными акустическими сопротивлениями, часть звуковой энергии отражается обратно в первую среду, а другая часть энергии проходит во вторую среду. [c.79]

Звуковая плоская волна не может оставаться прежней, когда в пространство, где она распространяется, внесено тело, свойства которого отличны от свойств среды. На поверхности тела возникают отражение и преломление плоской волны. В объеме тела появляется колебательное или волновое движение, а во внешнем пространстве — дополнительное поле за счет отраженных волн. В результате волновое плоское поле изменится. (Степень искажения волнового поля инородными предметами играет большую роль в технике измерений, так как прибор, который выполняет ту или иную функцию измерений, сам искажает первичное поле.) Волновое поле в присутствии инородного тела должно удовлетворять волновому уравнению, граничным условиям и условиям излучения. Действительно, плоская волна, хотя и подчиняется волновому уравнению, не может быть единственной в пространстве, как это было до внесения инородного тела, поскольку не выполняются граничные условия. Функция, удовлетворяющая волновому уравнению и граничным условиям, в этом случае состоит из функции, выражаюш,ей плоскую волну, и некоторой функции, определяющей рассеянную волну. [c.285]

На фиг. 237 приведена фотография, где идущая слева звуковая волна падает на алюминиевую призму и отклоняется от первоначального направления вследствие того, что скорость звука в алюминии больше, чем в жидкости. Уменьшение числа диффракционных спектров у отдельных световых точек одновременно дает представление об уменьшении интенсивности звуковой волны в результате поглощения в жидкости. На фиг. 238 изображен случай падения волны из ксилола в воду под углом 35,5°. Отчетливо видны отраженный и преломленный звуковые лучи. Угол преломления может быть легко измерен, и на основании вели- [c.192]

Рис. 1. Схема отражения и преломления плоской звуковой волны на плоской границе раздела.

Ударная волна, или ударный фронт, представляет собой возмущение большой амплитуды, к которому нельзя применять обычное линейное рассмотрение теории малых амплитуд или звуковых волн. Волны малой амплитуды могут быть описаны линейными дифференциальными уравнениями, с помощью которых можно исследовать отражение, преломление и суперпозицию звуковых волн ). Однако ударные волны представляют собой очень сильные возмущения, в которых термодинамические параметры и скорость среды меняются столь быстро, что их в первом приближении можно считать разрывами и поэтому ударный фронт [c.22]

В первой главе на примере волн на воде мы познакомились с основными законами волнового движения и характером распространения волн. Звуковые волны, как мы уже указывали, отличаются от волн на воде физическая природа звука совершенно другая. Строение звуковой волны также отлично от волн на поверхности воды. Однако основные законы волнового движения могут быть перенесены и на звуковые волны. При распространении звука также имеют место отражение и преломление, дифракция и интерференция волн и другие явления, характерные для волнового движения на воде. [c.65]

Отражение и преломление 3. Если звуковая волна при своем продвижении вперед наталкивается на границу раздела двух сред, то часть энергии отражается от этой границы, тогда как другая часть проходит в другую среду, В случае плоской волны отражение происходит по известному оптическому закону равенства углов падения и отражения. Для волны преломившейся (т> е. изменившей направление движения при [c.240]

Рис. 2.1. Геометрия задачи об отражении и преломлении плоской звуковой волны на границе раздела

В этом параграфе речь шла об электромагнитных волнах. Аналогичные явления — отражение и преломление — возникают и при падении на границу раздела сред волны иной физической природы. Например, для звуковых волн роль импеданса Z играет произведение рс плотности среды на скорость звука, и отражение будет происходить от границы между средами с различными рс. Если волна падает на границу раздела жидких или газообразных сред, в которых могут распространяться только продольные волны, расчет коэффициентов Френеля весьма прост, поскольку не требуется рассматривать волны различных поляризаций. Приравнивая звуковые давления и нормальные компоненты колебательной скорости по обе стороны границы раздела, можно получить формулы, аналогичные (7.9) [c.54]

Заметим, что для вывода законов отражения и преломления мы воспользовались из всей теории Максвелла только линейностью одного из граничных условий ). Те же законы имеют место вследствие линейности граничных условий и для электромагнитных волн любой поляризации, а также и для звуковых волн (при малых амплитудах). [c.273]

Рассмотрим классическую задачу отражения и преломления плоской звуковой волны на поверхности раздела между двумя жидкостями. При этом мы будем пренебрегать диссипативными эффектами в обеих жидкостях. Пусть поверхность раздела представляет собой плоскость у = 0. Плоская волна, распространяющаяся в направлении, которое характеризуется единичным вектором П1 в среде 1, падает на поверхность раздела и переходит в среду 2, расположенную при г/ > 0. Примем, что плоскость (х, у) является плоскостью падения 6 — угол падения волны. Тогда [c.91]

Встречая на своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определенному правилу — угол отражения равен углу падения. Если акустические сопротивления двух сред значительно отличаются друг от друга, большая часть энергии падающей волны переходит в энергию отраженной волны, а меньшая часть энергии проникает через поверхность раздела. Чем больше разница акустических сопротивлений двух сред, тем больше разница энергий отраженной и преломленной волн. Так, например, акустическое сопротивление воды почти в пять тысяч раз больше акустического сопротивления воздуха, поэтому звук практически из воды в воздух, и наоборот, не проникает, а только отражается в виде эха. Кому приходилось нырять в воду, тот хорошо знает, что под водой почти не слышно разноголосого шума, царящего на пляже, но зато хорошо прослушиваются звуки от источников, находящихся в воде. [c.34]

Переход звуковых и ультразвуковых волн из одной среды в другую сопровождается отражением и преломлением на границе раздела сред. [c.68]

Закон преломления дает лишь некоторые сведения о направлении возможных отраженных и преломленных волн, но ничего не говорит об их звуковом давлении. Представление о нем можно получить на некоторых примерах с комбинациями различных материалов. Для газообразных и жидких материалов описание значительно проще, чем для твердых, так как газообразные вещества можно практически приравнять пустому пространству, пока нас интересует процесс в граничащей с ними жидкой или твердой среде, и поскольку в жидких веществах возможен только один тип волн — продольные волны. [c.40]

Так как значения звукового давления отраженной и преломленной волн резко различаются между собой, для наглядности масштабы на рнс. 2.7—2.11 тоже следует принимать различными. Как уже отмечалось в разделе 2.1, звуковое давление более I, т. е. более 100 % звукового давления падающей волны, не противоречит закону сохранения энергии. Однако при оценке рисунков и соответствующих таблиц следует проявлять осторожность вблизи неустойчивой области входа и выхода, т. е. при углах падения около 90° расчетные большие амплитуды в действительности не достигаются вследствие превращения на границе в отраженную волну с противоположной фазой (см. раздел 2.5). [c.42]

Геометрическая оптика работает с лучами света, которые могут быть представлены на чертеже прямыми линиями. Она обеспечивает, как известно, большую наглядность при использовании законов преломления и отражения на границах раздела,, например для случая зеркал и линз с искривленными поверхностями. Здесь уже был использован этот наглядный способ, например в гл. 2 при анализе отражения и преломления. При этом нужно только учитывать, что ранее не принималось во внимание такое важное свойство и световой, и звуковой волны, как ее структура. [c.63]

Вообще, несмотря на то, что звуковые волны в газах и жидкостях и электромагнитные волны (в частности, световые) пе только совершенно различны по своей природе, но принадлежат к разным типам волн (первые — продольные, а вторые — поперечные), в отражении и преломлении звуковых волн на границе раздела двух газов или жидкостей и электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектриков (или магпитодиэлектриков, когда х > 1) много общих черт. Конечно, явления поляризации, сопутствующие отражению и преломлению электромагнитных волн на границе двух диэлектриков, не имеют аналога при отражении и преломлении звуковых волн на границе газов и жидкостей, поскольку эти волны — продольные и поляризация им не свойственна. Однако если рассматривать два частных случая отражения и преломления плоскополяризованных электромагнитных волп, ие сопровождающихся изменением характера 19 [c.563]

Преломление и фокусировка звуковых волн. Свойства отражения и преломления звуковых волн позволяют производить фокусировку звука при цомощи акустических ли нз и зеркал (рис. 3-8) [Л. 3]. [c.84]

Отражение и преломление звуковых волн. Явления отражения и преломления возникают при переходе звуковых волн из среды с одной плотностью в среду с другой плотностью. Падающая на поверхность раздела сред волна отражается под углом, равным углу падения (а = г), если поверхность раздела гладкая (рис. 1.26). Шероховатость поверхности должна быть мала по сравнению с половиной длины звуковой волны. При шерехо-ватости поверхности, соизмеримой с половиной длины волны и больше, ее отражение будет диффузное (рассеянное). Внутренние и наружные поверхности зданий и сооружений являются, как правило, для звука гладкими. Форма отражающей поверхности определяет характер отраженных волн, [c.40]

Отражение и преломление волн возникают вследствие того, что на границе раздела должны соблюдаться определенные соотношения (граничные условия) между величинами, характеризующими волны в первой среде (падающую и отраженную) и во второй среде (преломленную). Напр., отражение и преломление звуковой волпы на границе между двумя различными газами или жидкостями возникает вследствие того, что дпе сроды имеют либо различную плотность, либо различную сжимаемость (либо и то и другое одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы па границе раздела были равны давления в обе-пх средах и нормальные к границе раздела составляющие скорости частиц сроды в общем случае эти условия мо1 ут быть соблюдены только при наличии падающей п отраженной волн в первой среде и преломленной во второй. Отражение и преломление электромагнитной волпы на границе раздела между двумя пе обладающими электропроводностью средами возникает вследствие того, что у них различны либо диэлектрическая е, либо магнитная ц проницаемости (либо е й 1 различны одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы на границе раздела были равны тангенциальные составляющие напряженностей элоктрич. и магнитного полей в общем случае могут быть соблюдены только при наличии всех трех волн. По в споц. случаях граничные условия могут удовлетворяться и при наличии только двух волн падающей и отраженной или падающей и преломленной, т. е. может происходить О. в. без преломле1П1я, либо преломление без О. в. [c.562]

На рис. 3-3 показана картина отражения н преломления звуковой волны на границе вазелинового масла (с1 = 1500 м/сек — верхняя среда) и крепкого раствора МаС1 (сг = = 1 800 м/сек — нижняя среда) [Л. 1]. Отражение звуковой энергии от границы раздела [c.79]

В теории распространения электромагнитных и звуковых волн, как правило. надо учитывать конечную удаленность источника волн как от приемника. так и от границ раздела сред. Классической и простейшей задачей такого рода является задача о поле точечного излучателя, расположенного на конечном удалении от плоской границы раздела двух однородных сред. Другими словами, это задача об отраженни и преломлении сферической волны. Ей и будет посвящена настоящая глава. Впервые эту задачу для электромагнитных волн сравнительно полно рассмотрел А. Зоммерфельд [240]. В дальнейшем появились фундаментальные работы Вейля [263], В. А. Фока (см. [99], главу 23, отредактированную Фоком), М. А. Леонтовича [58], М. А. Леонтовича и В. А. Фока [59], А. Баньоса [109]. [c.155]

При распространении звуковых волн имеют место обычные для всех типов волн явления интерференции и дифракции. В случае когда размер препятствий и неоднородностей в среде велик по сравнению с длиной волны, расиростраиение 3. подчиняется законам отражения и преломления лучей и может рассматриваться с позиций геометрической акустики. По мере распространения волны происходит постепенное затухание звука, т. е. умопыкение его интенсивности и амплитуды с расстоянием, к-рое обусловливается как законами волнового распространения в среде, так и необратимым переходом звуковой анергии в др. форму (гл. обр. в теплоту). [c.70]

Помимо определения углов направлений распространения звуковых волн, в расчетах при практическом исполъзовании ультразвуковых колебаний, включая и дефектоскопию материалов, необходимо определить интенсиз-ности отраженных и преломленных волн. [c.81]

Поскольку I Vff I = 1, то отражение полное. Этот случай аналогичен полному отражению звуковых волн, рассмотренному в 2, с той лищь разницей, что теперь падающей является поперечная волна, а продольная волна соответствует преломленной звуковой волне. Здесь мы снова, как и в случае звуковых волн, встречаемся с общей закономерностью если на границе задана периодичность процесса в виде ехр (i x), то при >к (пространственный период 2я/ меньще длины волны X) в полупространстве к этой периодичности будут припасовываться экспоненциально затухающие (неоднородные) волны. [c.91]

Малость длины волны обусловливает лучевой характер распространения УЗ-вых волн. Даже при относительно небольшой величине характерного размера D параметр Р для среднего и высокочастотного диапазонов УЗ невелик, из чего следует, что вблизи излучателя УЗ-вые волны распространяются в виде пучков, поперечный размер к-рых сохраняется близким к размеру излучателя. Попадая на крупные препятствия или неоднородности в среде, такой пучок (УЗ-вой луч) испытывает регулярное отражение и преломление. При попадании УЗ-вого луча на малые препятствия или дефекты возникает рассеянная волна, что позволяет обнаруживать в среде весьма малые неоднородности, порядка десятых н сотых долей мм. Отражение и рассеяние УЗ на неоднородностях среды позволяют формировать в оптически непрозрачных средах звуковые изображения предметов, используя звуковые фокусирующие системы (см. Фокусировка звука) тюдобно тому, как это делается с помощью световых лучей. Сам процесс фо- [c.10]

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощённая теория распространения звука, пренебрегающая дифракционными явлениями (см. Дифракция звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей. В однородной среде звуковые лучи — прямые линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препятствий, отражение и преломление лучей на границе между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражение звука, Преломление звука), фокусировку Звука акустич. линзами и зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, рассеяние звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д. Расчёт звуковых полей при помощи Г. а. даёт удовлетворительную точность только при длине волны звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерами препятствия, фокусирующей линзы). Г. а. неприменима или даёт значительную погрешность в областях, где вследствие волновой природы звука существенны дифракцион- [c.77]

Если плоская звуковая волна падает наклонно на плоскую границу под углом падения од к нормали (рис. 2.6), то по аналогии с оптическими явлениями возникают отраженные и прошед-шйе волны. Последние называют также преломленными, так как ИХ направление изменяется по отношению к направлению па-дйющёй волны. Углы выхода аг и аа зависят от угла падения [c.38]

Глубина проникновения ультразвуковых волн в этом типе испытаний практически неограничена, и, например, можно исследовать образцы длиной 8— 10 с однородной структурой. Направление звуковых лучей должно быть нерпендикулярн1 .1м к границам тела, во избежание возникновения значительного числа отраженных и преломленных лучей. [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...