پراش صوتی

بازتابش ، شکست و پراش فیزیک امواج صوتی عینا مانند بازتاب ، شکست و پراش نور صورت میگیرد. زیرا آثار امواج نوری از بسیاری جهات شباهت به آثار امواج صوتی دارند و تنها فرق موجود این است که طول موج فیزیک امواج نورانی نسبت به طول موج فیزیک امواج صوتی بسیار کوچک میباشد. ولی قوانین هندسی آنها کاملا با هم شباهت دارد.
وقتی که بین منبع صوت و گوش مانعی قرار دهیم بر حسب بزرگی و کوچکی مانع نسبت به طول موج ، ممکن است آثار مختلف پیدا شود. اگر فیزیک امواج صوتی به جدار محکمی که در آن سوراخی تعبیه شده است برخورد کنند، قسمتی از فیزیک امواج که به سطح دیواره برخورد میکنند منعکس میگردند و قسمت دیگر که به لبه جداره و یا به لبه سوراخ برخورد میکنند ممکن است پراشیده شوند.

مشاهده پدیده تفرق در زندگی روزمره

پدیده تفرق فیزیک امواج صوتی در مشاهدات روزانه ما زیاد است. مثلا وقتی اشخاص در مقابل دهنه بوقی شکل بلندگو واقع میشوند، آنهایی که در وسط و در نزدیکی محور قرار دارند، تمام صداها را میشنوند، ولی آنهایی که در اطراف محور و خارج از میدان بوق شده‌اند فقط آن کلمات و با قسمتی از موزیک را میشنوند که با صدای بم ادا نشده باشد. همچنین وقتی دو نفر در اطاقی مکالمه میکنند اگر در دیوار مشترک با اطاق مجاور ، سوراخ کوچکی باشد ممکن است صدای آنها را در اتاق مجاور تشخیص داد. در صورتیکه اگر درب همان دو اطاق باز باشد آنکه در همسایگی واقع است ممکن است درست صدای مکالمه در همان اطاق مجاور را بخوبی و مانند سابق نشنود.
همینطور وقتی که در سینما یا تیاتر پشت سر شخص چاق یا قد بلندی بنشینم ، به گونه‌ای که مشاهده صحنه برای ما مقدور نباشد باز صدای آرتیستها را میشنویم. فیزیک امواج صوتی که به بدن آن شخص میرسند قسمتی جذب شده و قسمتی منعکس میگردند و قسمتی که به حدود اطراف بدن او برخورد میکنند، به واسطه پدیده پراش در پشت سر او در هر نقطه که گوش ما قرار گیرد قابل شنیدن میباشند.

یک آزمایش ساده

قطعه‌ای از نمد را که تقریبا به مساحت یک متر مربع باشد اختیار کنید و در وسط آن سوراخی به قطر ۱۵ سانتی متر ایجاد نمایید. اگر یک فرفره آلمانی (نوعی فرفره است که در جدار آن چند سوراخ وجود دارد، وقتی که میچرخد، تولید صدا میکند) را در فاصله ۳۰ سانتی متری از سوراخ بچرخانیم در هر جایی که در پشت نمد قرار گیریم صدای آن به آهستگی و به طور یکنواخت شنیده میشود. و اگر خود را در مقابل سوراخ طوری قرار دهیم که فرفره را با چشم خود ببینیم، صدای آن از وقتی که خود را در جای دیگر قرار دهیم بلندتر شنیده نمیشود. تنها وقتی در ناحیه پشت قطعه نمد صدای قویتر شنیده میشود که نمد را از میان برداریم و این مطلب برای این است که در صورت اخیر انرژی صوتی بیشتری در گوش ما داخل میشود.
اگر بجای فرفره ، یک ساعت جیبی قرار دهیم (طول موج امواجی که ساعتها تولید میکنند از یک الی هشت سانتی متر تغییر میکند) در این حالت برای اینکه صدای تیک تیک آن را در پشت قطعه نمد بشنویم باید خود را در روی محور قرار دهیم، به گونه‌ای که ساعت از پشت نمد قابل رویت باشد. وقتی که این شرط حاصل شد‌، صدای آن عینا مانند وقتی شنیده میشود که نمد وجود نداشته باشد و چون در خارج محور واقع باشیم صدای ساعت تقریبا دیگر شنیده نمیشود.

شرایط پراش

- فرض کنید فیزیک امواج صوتی به سطح دیواری که سوراخی در آن تعبیه شده است، برخورد میکنند. امواج صوتی را با طول موج معینی در نظر میگیریم. هرگاه طول موج نسبت به قطر سوراخ بزرگ باشد، چون طبقه متراکم (موج) به دیوار برسد، قسمت کوچکی از آن که از سوراخ عبور میکند خود مانند مرکز صوت شد. و با آن طرف جدار طبقات کروی متراکم و منبسط ، پشت سر هم بمرکز سوراخ درست میشوند. نتیجه اینکه در پشت مانع در همه جا صدا وجود خواهد داشت.
- برعکس اگر طول موج نسبت به قطر سوراخ کوچک باشد ، فیزیک امواج در حین عبور از سوراخ عینا به همان حالت باقی میمانند. بدیهی است که در این حالت قسمتی از موج تابشی که با دیوار برخورد میکند، خود به خود حذف میگردد، و فقط قسمت مواجه با سوراخ از آن عبور می کند.
- بنابراین در حالت اول ، در هر نقطه از پشت جدار که واقع باشیم، صدای منبع آهسته‌تر ولی به یک اندازه شنیده میشود، در صورتی که در حالت دوم ، فقط اگر در ناحیه مقابل سوراخ باشیم صدای منبع را به خوبی میشنویم و در خارج آن صدای منبع مسموع نیست. علت اینکه در حالت اول صدا آهسته‌تر شنیده میشود، آنست که انرژی صوتی که از سوراخ عبور میکند روی سطح کروی توزیع شده و ضعیف میگردد، در صورتی که در حالت دوم تمام مقدار انرژی صوتی که از سوراخ عبور میکند روی فیزیک امواج با سطوح کوچک در پشت مانع متمرکز میباشند.
منبع:http://www.academist.ir