Как изменяются при этом длина и скорость волны? Увеличиваются или уменьшаются? И есть ли разница между поведением в этом процессе звуковой и электромагнитной волн?
Как изменяются при этом длина и скорость волны? Увеличиваются или уменьшаются? И есть ли разница между поведением в этом процессе звуковой и электромагнитной волн?
Звуковая волна - это механические колебания плотности (давления) среды. Волны на воде все знают. Звуковые волны - это аналогичные колебания, гребню волны на воде соответствует область более высокого давления воздуха (область сжатия), впадине волны на воде соответствует область разрежения воздуха. Эти области сжатия и расширения следуют друг за другом, при чистом тоне давление изменяется по синусоиде, при других звуках - более сложным образом. Поскольку при несинусоидальных звуках нет смысла вести речь о длине волны, рассмотрим распространение чистого тона (синусоиды). Когда звуковая волна доходит до более плотной среды (воды, стекла, алмаза, другого, более плотного газа, неважно), часть её отражается (это эхо), а часть проникает в эту более плотную среду и распространяется в ней. В частности в стекле путём приведения в колебательное движение частиц, составляющих стекло, причем движение это поступательное, т.е. "вперёд-назад", как при выталкивании "враскачку" автомобиля, застрявшего в сугробе. При этом частота звука не изменяется, но скорость звука в более плотной среде больше, в частности в стеклах (в зависимости от сорта стекла) от 3500 до 5300 м/с, т.е. значительно больше, чем в воздухе (около 330 м/с). Поскольку частота не изменяется, в соответствии с формулой f=l/c, длина волны изменится. Говоря стекло мы молчаливо подразумевали окно. Когда звук доходит до другой стороны стекла он (вернее колебания частиц стекла) создают точно такие же колебания в воздухе, которые были "по ту сторону" стекла, но с меньшей амплитудой. Поэтому мы, находясь в помещении, слышим уличные звуки через закрытое окно, естетственно гораздо слабее, сем при открытом окне.
При встрече звуковой электромагнитной волны со стеклом, то есть достаточно плотной средой, происходит банальное отражение большей части энергии звуковой волны, с потерей некоторой малой части энергии звуковой волны на раскачивание стекла (вибрация стекла). Уменьшения или увеличения длины звуковой волны не происходит, лишь снижается амплитуда сигнала (уровень электромагнитного сигнала). При значительной амплитуде низкочастотного сигнала может произойти сильное раскачивание стекла с последующим разрушением. В идеале, при многократном переотражении звукового сигнала в исследуемом помещении должен возникнуть эффект реверберации, то есть эхо.
Волна она и в Африке волна. Хоть звуковая, хоть электромагнитная. Уравнения одни и те же, просто другие параметры: вместо диэлектрической и магнитной постоянной - плотность и модуль упругости.
Поэтому и явления будут ровно те же самые: отражение и преломление. С теми же самыми свойствами и законами. В частности, тем, что частоты волны на границе раздела не изменяется, а длина волны - изменяется, в соответствии со скоростью распространения.
Частота звуковой волны после прохождение через стекло не меняется, ведь именно по этой причине мы можем различать например речь за стеклом. А длина волны меняется, амплитуда становится меньше поэтому и звук мы слышим как более тихий чем он есть на самом деле снаружи. Часть звуковой энергии поглощается стеклом, распространяясь в нем с большей скоростью чем по воздуху. А часть отражается обратно.
Добавить комментарий