Reflexia Si Refractia Sunetelor [PDF]

Zitiervorschau

Dispozitive experimentale

Def : Unda mecanica reprezinta forma de propagare a perturbatiei im mediu. Forma - unde plane unde sferice Foarte important : Unda constituie transport de energie.Propagarea se face cu o anumita intarziere (nu se transmite instantaneu) unde intr-un mediu unidimensional Unde transversale (oscilatia se produce perpendicular pe directia de propagare) Vt = √ T / μ ; μ=m/l t = tensiunea ; μ=masa unitatii de lungime Unde longitudinale Ve = √ E / φ E – unde de elasticitate ; φ – densitate Fenomenul de propagare depinde de sursa prin FRECVENTA si de mediu prin VITEZA. • viteza de propagare depinde de natura mediului Mediu omogen si izotrop Pentru mediu omogen unda se propaga cu viteza constanta. In acest mediu unda se propaga identic dupa toate directile.

Suprafata de unda. Front de unda Def : Suprafata de unda reprezinta multimea punctelor care oscileaza in faza. Def : Frontul de unda reprezinta locul geometric al punctelor la care perturbarea a ajuns la un moment dat. Unde - plane - sferice Principiul lui huggens Experiment. Se considera o cuva cu mercur. d>λ λ-distanta dintre doua maxime consecutive in compartimentul 2 se inregistreaza perturbatii doar in conul cu varful in sursa si laturile delimitate la deschidere. Consideram deschiderea fantei mai mare decat lungimea de unda. a) b) d ~2 In acest caz in compartimentul 2 se inregis –treaza unde in intreg mediul ca si cand paravanul nu ar exista. Def. : Difractia este fenomenul de ocolire aparenta a obstacolelor de catre unde. Explicatie : Fiecare punct al frontului de unda constituie sursa secundara de la care perturbarea continua. Obs. : Sursele secundare inlocuiesc sursa principala.

Reflexia unei perturbaţii pe capătul fixat al unei corzi sau pe un mediu mai rigid se face cu “salt de drum” de λ/2 .

Reflexia unei perturbaţii pe capătul liber al unei corzi sau pe un mediu mai puţin rigid se face fără “salt de drum”.

Reflexia undei mecanice reprezintă fenomenul de întoarcere a undei mecanice în mediul din care a venit atunci când întâlneşte suprafaţa de separare dintre două medii. La suprafaţa de separare dintre cele două medii, raza de lumină îşi schimbă brusc direcţia de propagare.

S

N

R

i

r

Unda (raza) incidentă SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

Unda (raza) reflectată

I

IR – rază reflectată r – unghi de reflexie

Legile reflexiei Raza incidentă, raza reflectată şi normala la suprafaţa de separare în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan. Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenţă:

i=r N

S

r

i mediul 1 n1 mediul 2 n2

R

I SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

NI – normala la suprafaţa de separaţie Suprafaţa de separare IR – rază reflectată r – unghi de reflexie

Ecoul şi reverberaţiile Durata sunetului este 1 secundă

Ecoul este fenomen acustic de reflexie a sunetului, al cărui nume provine de la nimfa Echo din mitologia greacă. Sunetul iniţial şi sunetul reflectat se percep distinct, dacă distanţa până la peretele reflectător este minim 340m/s×durata sunetului.

Reverberaţiile reprezintă un fenomen acustic ce se datorează reflexiilor sunetului pe pereţi, astfel încât la receptor sunetul ajunge de mai multe ori cu foarte mici întîrzieri.

Efectul de catedrală

Efectul de catedrală are aceeaşi explicaţie ca şi ecoul, dar sunetul reflectat se întoarce mult mai repede, astfel că se percepe un sunet prelungit într-un mod aparte.

Ecolocaţia cu ajutorul sonarul Principiul sonarului

Sonarul delfinului

Sonarul liliacului

Sonarul balenei

Sonarul - sensor pentru robot

Pentru a îmbunătăţi performanţele de “vedere” ale unui robot, acesta poate fi echipat cu mai multe sonare care să acopere unghiuri de “vedere“ din zone diferite. www.societyofrobots.com/sensors_sonar.shtml

Sondarea fundului unei ape cu ajutorul sonarului

Ecolocaţia bancurilor de peşti

http://marine.usgs.gov/factsheets/michigan/michigan.html

Controlul automat al nivelului apei

Ecograful

Cartografia venoasă Cu ajutorul unui ecograf-Doppler se poate realiza o hartă a circulaţiei venoase, permiţând o explorare de fineţe a locurilor unde se găsesc varicele.

Defectoscopia cu ultrasunete

Prin reflexie

Prin transmisie

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai puţin dens într-un mediu mai dens, atunci raza refractată se apropie de normală. N

NI – normala la suprafaţa de separare SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

S

i mediul 1 v1

Suprafaţa de separare

I mediul 2 v2 ( v2 < v1 )

r

R IR – rază refractată r – unghi de refracţie

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai dens într-un mediu mai puţin dens, atunci raza refractată se depărtează de normală. N

NI – normala la suprafaţa de separare SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

S

i mediul 1 v1

Suprafaţa de separare

I mediul 2 v2 ( v2 > v1 )

r

R IR – rază refractată r – unghi de refracţie

mediul 1 v1

S

i l

i= 0

i< l

i’ i’ > l 90°

r l - unghi de Incidenţă limită

mediul 2 v2 ( v2 > v1 )

Definiţia refracţiei Refracţia undelor mecanice reprezintă fenomenul de schimbare bruscă a direcţiei de propagare a undelor mecanice atunci când trec prin suprafaţa de separare dintre două medii.

Legile refracţiei Raza incidentă, raza refractată şi normala la suprafaţa de separaţie în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan. Legea lui Snell-Decartes: n1 sin i = n2 sin r

n = v1 / v2 = n1 / n2

n1 – indicele de refracţie al mediului 1 n2 – indicele de refracţie al mediului 2 v1 – viteza de propagare în mediului 1 v2 – viteza de propagare în mediului 2 indicele de refracţie absolut al mediului 1 în raport cu mediul 2

Pentru a se obţine reflexia totală, este necesar ca unghiul de incidenţă să fie mai mare sau egal cu unghiul de incidenţă limită: i ≥l n1 sin l = n2 sin 90º => sin l = n2 / n1