REFLECȚIA SOUND   - fenomen care se produce atunci când o undă sonoră cade pe interfața a două medii elastice și constă în formarea de unde care se propagă din interfață în același mediu, din care a venit unda incidentă. De regulă, O. z. însoțită de formarea undelor refractate în al doilea mediu. Un caz special de O. z. - reflectarea de pe suprafața liberă. De obicei, este luată în considerare reflecția la interfețele plate, dar putem vorbi despre O. z. din obstacole de formă arbitrară, dacă dimensiunea obstacolului este semnificativ mai mare decât lungimea undei sonore. În caz contrar are loc împrăștierea sunetului   sau difracție sonoră.
Valul incident provoacă mișcarea interfeței dintre media, ca urmare a apariției undelor reflectate și refractate. Structura și intensitatea lor trebuie să fie astfel încât, pe ambele părți ale interfeței, viteza particulelor și tensiunile elastice care acționează pe interfață să fie egale. Condițiile de delimitare pe suprafața liberă sunt egale cu tensiunile elastice zero care acționează pe această suprafață.
Undele reflectate pot coincide în tipul de polarizare cu unda incidentă, dar pot avea și alte polarizări. În ultimul caz, se vorbește despre transformarea sau transformarea modurilor la reflectare sau refracție. Conversia este absentă numai atunci când se reflectă o undă sonoră care se propagă într-un lichid, deoarece există doar unde longitudinale într-un mediu lichid. Când o undă sonoră trece prin interfața solidelor, de regulă, se formează unde longitudinale și transversale reflectate și refractate. Natura complexă a O. z. are loc la limita cristalină. mass-media, unde în cazul general există valuri reflectate și refractate de trei dec. polarizări.
Reflecția undelor avionului   . Reflectarea undelor plane joacă un rol special, deoarece undele plane, reflectate și refractate, rămân plane, iar reflectarea undelor de formă arbitrară poate fi considerată ca o reflectare a unei colecții de unde plane. Numărul undelor reflectate și refractate apărute este determinat de natura proprietăților elastice ale mediului și de numărul acustic. ramuri existente în ele. Datorită condițiilor de delimitare a proiecției pe planul de separare a vectorilor de undă ale incidentului, undele reflectate și refractate sunt egale între ele (Fig. 1).

Fig. 1. Schema de reflectare și refracție a unei unde sonore plane la o interfață plană.

De aici urmează legile reflecției și refracției, conform Crimeei: 1) vectorii de undă ai incidentului k   eureflectat de k   r   și refractat k   T   valuri și normal NN "   la interfață se află într-un singur plan (planul incidenței); 2) raportul dintre sinii unghiurilor de incidență a reflectării și refracția la viteze de fază c iși undele corespunzătoare sunt egale între ele:
(indică și denotă polarizarea undelor reflectate și refractate). În mediile izotrope, unde direcțiile vectorilor de undă coincid cu direcțiile razelor sonore, legile reflecției și refrației iau forma obișnuită a legii lui Snell. În mediile anizotrope, legile reflecției determină doar direcțiile normelor valurilor; modul în care se vor propaga razele refractate sau reflectate depinde de direcția vitezei radiale corespunzătoare acestor normale.
La unghiuri de incidență suficient de mici, toate undele reflectate și refractate sunt unde plane care transportă energia radiației incidente din interfață. Cu toate acestea, dacă viteza pentru k - l. viteza de undă refractată c i   val de incident, apoi pentru unghiuri de incidență, așa-numitele mari. critică. unghi \u003d arcsin, componenta normală a vectorului de undă al undei refractate corespunzătoare devine imaginară, iar unda transmisă se transformă într-o undă neomogenă care se desfășoară de-a lungul interfeței și scade exponențial în interiorul mediului 2 . Cu toate acestea, incidentul de undă de pe interfață într-un unghi mai mare decât cel critic nu poate duce la o reflecție completă, deoarece energia radiației incidente poate pătrunde în al 2-lea mediu sub forma undelor unei polarizări diferite.
Critice. unghiul există pentru undele reflectate, dacă la O. z. conversia modului are loc și viteza de fază a undei care rezultă din conversie este mai mare decât viteza c i   val de incident. Pentru unghiuri de incidență mai puțin decât critice. o parte din energia incidentă este îndepărtată de graniță sub formă de undă reflectată cu polarizare; când o astfel de undă se dovedește a fi neomogenă, se amortizează adânc în mediul 1 și nu participă la transferul de energie din interfață. De exemplu, critic unghi \u003d arcsin ( c   t / c L) apare atunci când acustica transversală este reflectată. valurile T   de la limita unui solid izotrop și transformarea acestuia într-o undă longitudinală L (s   t și C l   - viteza undelor sonore transversale și respectiv longitudinale).
Amplitudinile undelor reflectate și refractate sunt exprimate liniar în conformitate cu condițiile de graniță în termeni de amplitudine A i undă incidentă, la fel cum aceste cantități în optică sunt exprimate în termeni de amplitudinea electronului incident. valuri folosind Formule Fresnel. Reflectarea unei unde plane este caracterizată cantitativ de coeficienți de amplitudine. reflectare, care este raportul dintre amplitudinile undelor reflectate și amplitudinea incidentului: \u003d coeficienți de amplitudine. reflecțiile sunt complexe în cazul general: modulele lor determină relațiile abs. amplitudinile și fazele determină schimbările de fază ale undelor reflectate. Coeficienții de amplitudine sunt determinați în mod similar. trecere   Redistribuirea energiei radiației incidente între undele reflectate și cele refractate se caracterizează printr-un coeficient. reflectare și propagare în intensitate, care sunt raporturile dintre componentele normale și cele de interfață ale densităților de flux mediu de timp în undele reflectate (refractate) și incidente:

unde sunt intensitățile sunetului în undele corespunzătoare și sunt densitățile mediilor de contact. Echilibrul de energie adus în interfață și îndepărtat de la acesta, este redus la echilibrul componentelor normale ale fluxurilor de energie:

Coeficienți. reflecțiile depind de ambele acustice. proprietățile mijloacelor de contact și din unghiul de incidență. Natura unghiului. dependența este determinată de prezența criticilor. unghiuri, precum și unghiuri de reflexie zero, atunci când este incident sub margini, nu se formează o undă reflectată cu polarizare.

O. z. la granița a două lichide   . Naib. o imagine simplă a lui O. z. apare la interfața dintre două lichide. Nu există o conversie de undă în acest caz, iar reflectarea are loc în conformitate cu legea oglinzilor și cu coeficientul. reflecția este egală

unde și c   1,2 - densitatea și viteza sunetului în mediile adiacente 1   și 2 . Dacă viteza sunetului pentru unda incidentă este mai mare decât viteza sunetului pentru refractă ( cu 1 >c   2), apoi critic. fără unghi. Coeficienți. reflectarea este valabilă și variază lin de la valoare

la incidența normală a undei la interfața la valoare R \u003d   - 1 atunci când alunecă în cădere Dacă acustic. impedanta r \u200b\u200b2 s 2 mediu 2   impedanță mai medie 1 apoi în unghiul de incidență

coeficienți. reflexia se stinge și toată radiația incidentă trece complet în mediu 2 .
Când cu 1<с 2 , возникает критический угол=arcsin (c 1 /c   2). la< коэф. отражения - действительная величина; фазовый сдвиг между падающей и отражённой волнами отсутствует. Величина коэф. отражения меняется от значения R 0   cu căderea normală la R \u003d   1 la un unghi critic de incidență. În acest caz, reflexia zero poate apărea și în cazul acusticului. medii de impedanță, există inegalitatea opusă   unghiul de reflexie zero este încă determinat de expresie (6). Pentru unghiuri de incidență mai mari decât critice, int. reflecție:   și radiații incidente adânc în mediu 2   nu pătrunde. În mediu 2 cu toate acestea, se formează o undă neomogenă; apariția sa este asociată cu complexitatea coeficientului. reflectare și schimbarea de fază corespunzătoare între undele reflectate și incidente. Această deplasare se explică prin faptul că câmpul undei reflectate este format ca urmare a interferenței a două câmpuri: unda reflectată în oglindă și unda reradiată în mediu 1   undă neomogenă apărută în mediu 2 . Când sunt reflectate undele non-planare (de exemplu, sferice), o astfel de undă re-emisă este observată de fapt în experiment sub forma așa-numitelor val lateral (vezi Valurile, secțiunea Reflecția și refracția undelor).

O. z. de la granița solidului   . Natura reflectării este complicată dacă reflectorul este solid. Când viteza sunetului cu   într-un lichid este mai mică decât viteze longitudinale cu   L   și transversal cu   t de sunet într-un solid, atunci când este reflectat la limita unui lichid cu un solid, apar două puncte critice. unghi: longitudinal \u003d arcsin ( s / s L) și transvers \u003d arcsin ( s / s   T ) . Mai mult, de întotdeauna cu L\u003e s   t. la unghiuri de coeficient de incidență. reflectarea este valabilă (Fig. 2). Radiația incidentă pătrunde în solid sub formă de unde refractate longitudinale și transversale. Cu o incidență normală a sunetului într-un solid, doar o undă longitudinală și o valoare R   0 este determinat de raportul dintre acustica longitudinală. impedanțele unui lichid și ale unui solid sunt similare cu f-le (5) (- densitatea unui lichid și a unui solid).

Fig. 2. Dependența modulului coeficientului de reflecție al sunetului | R | (linie solidă) și fazele sale (linie punctată) la limita unui lichid și a unui solid din unghiul de incidență.

Când\u003e coeficient. Reflexia devine complexă, deoarece o undă neomogenă se formează în solidul de lângă graniță. La unghiuri de incidență între critice. unghiurile și o parte din radiațiile incidente pătrund adânc în solid sub forma unei unde transversale refractate. Prin urmare pentru<<величина лишь при поперечная волна не образуется и |R |   \u003d 1. Participarea unei unde longitudinale neomogene la formarea radiațiilor reflectate determină, ca la limita a două lichide, o schimbare de fază a undei reflectate. Când\u003e există un int complet. reflecție: 1. Într-un solid în apropierea graniței se formează numai unde neomogene care se încadrează exponențial în interiorul corpului. Schimbarea de fază a undei reflectate pentru unghiuri este asociată în principal cu excitația la interfața scurgerii Valul Rayleigh. O astfel de undă apare la limita unui solid cu un lichid la unghiuri de incidență apropiate de unghiul Rayleigh \u003d arcsin ( s / s R)unde C r - viteza undei Rayleigh pe suprafața unui solid. Propagând de-a lungul interfeței, valul scurger este complet reradicat în lichid.
dacă cu > cu   t, apoi int complet. nu se reflectă la limita lichidului cu solidul: radiația incidentă pătrunde solidul în orice unghi de incidență, cel puțin sub formă de undă transversală. Reflecția completă are loc atunci când o undă sonoră este critică. unghi sau cu cădere culisantă. Pentru c\u003e c L, coeficientul. reflecție reală, deoarece undele neomogene la interfață nu sunt formate.
O. z., Propagând într-un solid. În propagarea sunetului într-un naib solid izotrop. un caracter simplu este reflectarea undelor de forfecare, direcția oscilațiilor în care este paralelă cu interfața. Conversia modului la reflectarea sau refracția unor astfel de unde nu există. Când se încadrează pe o interfață liberă sau lichidă, o astfel de undă este reflectată complet ( R \u003d   1) conform legii reflectării oglinzilor. La interfața dintre două solide izotrope, împreună cu o undă reflectată specular în mediu 2   o undă refractată se formează cu o polarizare paralelă și cu interfața.
Când o undă transversală polarizată în planul incidenței este incidentă pe o suprafață liberă a corpului, atât o undă transversală reflectată a aceleiași polarizări, cât și o undă longitudinală apar la graniță. Pentru unghiurile de incidență mai mici decât unghiul critic \u003d \u003d arcsin ( c T / c L), coeficient. reflecție R   T și R L   - pur valabil: undele reflectate părăsesc limita exact în fază (sau în antifază) cu unda incidentă. Când\u003e doar o undă transversală reflectată în mod specular părăsește limita; O undă longitudinală neomogenă se formează în apropierea suprafeței libere.
Coeficienți. reflecția devine complexă și se produce o schimbare de fază între undele reflectate și cele incidente, a căror magnitudine depinde de unghiul de incidență. Atunci când o undă longitudinală este reflectată de pe suprafața liberă a unui solid sub orice unghi de incidență, apar atât o undă longitudinală reflectată, cât și o undă transversală polarizată în planul incidenței.
Dacă limita solidului este în contact cu lichidul, atunci când undele sunt reflectate (longitudinale sau transversale, polarizate în planul incidenței), o undă longitudinală refractată apare în plus în lichid. La interfața dintre două medii solide izotrope, la acest sistem de unde reflectate și refractate se adaugă o undă transversală refractată. 2 . Polarizarea ei constă și în planul incidenței.

O.   h. la interfața mediilor anizotrope . O. z. la interfața cristalină. mediile sunt complexe. Viteza undelor reflectate și refractate în acest caz sunt ele însele funcțiile f ale unghiurilor de reflecție și refracție (vezi Acustica cristalina;) prin urmare, chiar și determinarea unghiului dintr-un anumit unghi de incidență se confruntă cu pereche grav. dificultăți. Dacă secțiunile transversale ale suprafețelor vectorilor de undă sunt cunoscute după planul de incidență, atunci se utilizează grafic. metodă pentru determinarea unghiurilor și capetelor vectorilor de undă k r   și k   T   întindeți-vă pe o perpendiculară NN "desenat pe interfață prin capătul vectorului de undă k   eu   val de incident, în punctele în care această perpendicular traversează decomp. suprafețele cavității vectorilor de undă (Fig. 3). Numărul de unde reflectate (sau refractate) care se propagă efectiv din interfață în adâncimea mediului corespunzător este determinat de câte cavități se intersectează perpendicular NN ". Dacă intersecția cu k - l. cavitatea este absentă, aceasta înseamnă că unda polarizării corespunzătoare este eterogenă și nu transferă energia de la graniță. perpendicular NN "   poate traversa aceeași cavitate în mai multe. puncte (puncte) o   1 și a 2în fig. 3). Dintre pozițiile posibile ale vectorului de undă k   r (sau k t) la undele observate efectiv corespund numai celor pentru care vectorul de viteză radială coincide în direcție cu exteriorul. normal pe suprafața vectorilor de undă, direcționat de la graniță până la adâncimea mediului corespunzător.

Fig. 3. Metodă grafică pentru determinarea unghiurilor de reflecție și refracție la interfața mediilor cristaline 1   și 2. L, FT   și ST   - suprafața vectorilor de unde pentru undele cvasi-transversale, respectiv longitudinale rapide și, respectiv, lent.

De regulă, undele reflectate (refractate) aparțin descompunerii. ramuri acustice leagăn. Cu toate acestea, în cristale înseamnă. prin anizotropie, când suprafața vectorilor de undă are secțiuni concave (Fig. 4), reflectarea este posibilă cu formarea a două unde reflectate sau refractate aparținând aceleiași ramuri a vibrațiilor.
În experiment, se observă fascicule finite de unde sonore ale căror direcții de propagare sunt determinate de viteze radiale. Direcțiile razelor în cristale sunt semnificativ diferite de direcțiile vectorilor de undă corespunzători. Vitezele radiale ale undelor incidente, reflectate și refractate se află în același plan numai în cazuri excepționale, de exemplu. când planul de incidență este un plan de simetrie pentru ambele componente din oțel. medii. În cazul general, razele reflectate și refractate ocupă diferite poziții atât una față de cealaltă, cât și în raport cu raza incidentă și normal NN "   la interfață. În special, raza reflectată poate sta în planul incidenței de aceeași parte a normalului Nca raza incidentă. Cazul limitativ al acestei posibilități este suprapunerea fasciculului reflectat pe fasciculul incident cu incidența înclinată a acestuia din urmă.

Fig. 4. Reflectarea unui incident de unde acustice pe suprafața liberă a cristalului cu formarea a două unde reflectate cu aceeași polarizare: și   - determinarea vectorilor de undă a undelor reflectate (cu   g   - vectori de viteză radială); b   - schema de reflexie a sunetelor de secțiune transversală finită.

Efectul atenuării asupra caracterului lui O. z. . Coeficienți. reflectarea și transmisia sunt independente de frecvența sunetului dacă atenuarea sunetului în ambele medii de delimitare este neglijabilă. Atenuarea notabilă duce nu numai la dependența de frecvență a coeficientului. reflecție R, dar, de asemenea, denatura dependența sa de unghiul de incidență, mai ales aproape de critică. unghiuri (Fig. 5, și). Când se reflectă din interfața dintre un lichid și un solid, efectele de amortizare modifică semnificativ dependența unghiulară R   la unghiuri de incidență apropiate de unghiul Rayleigh (Fig. 5, b). La limita media cu o atenuare neglijabilă la astfel de unghiuri de incidență, reflectare internă totală și R| \u003d 1 (curbă 1   în fig. 5 b). Prezența atenuării duce la faptul că | R| devine mai mică de 1, iar un minim de forme se apropie de | R| (curbe 2 - 4) . Pe măsură ce frecvența crește și coeficientul crește în consecință. Atenuarea, adâncimea minimului crește până, în cele din urmă, la o anumită frecvență f   0, numit frecvența de reflexie zero, min. valoare | R| nu va dispărea (curbă 3 , fig. 5 b). O creștere suplimentară a frecvenței duce la lărgirea minimului (curba 4 ) și efectul efectelor de atenuare asupra O. z. pentru aproape orice unghi de incidență (curbă 5) . O scădere a amplitudinii undei reflectate în comparație cu amplitudinea incidentului nu înseamnă că radiația incidentă pătrunde în solid. Este asociat cu absorbția undei Rayleigh scurgeră, care este excitată de radiațiile incidente și este implicată în formarea undei reflectate. Când frecvența sunetului f   egală cu frecvența f   0, toată energia undei incidente este disipată în interfață.

Fig. 5. Dependență unghiulară | R| la interfața apă-oțel, luând în considerare atenuarea: și   - natura generală a dependenței unghiulare | R|; linie solidă - excluzând pierderi, linie punctată - la fel cu atenuarea; b   - dependență unghiulară | R \\   în apropierea unghiului Rayleigh la diferite valori ale absorbției undelor transversale din oțel la o lungime de undă. Curbele 1   - 5 corespund unei creșteri a acestui parametru de la o valoare de 3 x 10 -4 (curbă 1 ) la o valoare de \u003d 1 (curba 5) datorită creșterii corespunzătoare a frecvenței radiațiilor ultrasonice incidente.

O. z. din straturi și plăci   . O. z. dintr-un strat sau placă este rezonant în natură. Undele reflectate și transmise sunt formate ca urmare a repetării repetate a undelor la limitele stratului. În cazul unui strat lichid, unda incidentă pătrunde în strat sub un unghi de refracție determinat de legea lui Snell. Datorită reflectărilor în stratul propriu-zis, apar valuri longitudinale, care se propagă în direcția înainte și înapoi într-un unghi față de normalul tras la limitele stratului (Fig. 6, și). Unghiul este unghiul de refracție corespunzător unghiului de incidență la limita stratului. Dacă viteza sunetului într-un strat cu   Încă 2 viteze de sunet cu   1 în fluidul înconjurător, sistemul undelor reflectate nu apare decât atunci când unghiul int. reflexie \u003d arcsin (c 1 / c 2). Cu toate acestea, pentru straturile suficient de subțiri, o undă transmisă se formează și în unghiuri de incidență mai mari decât critice. În acest caz, coeficientul. reflectarea din strat este abs. mai puțin de 1. Acest lucru se datorează faptului că atunci când într-un strat în apropierea graniței sale, o undă este incidentă din exterior, apare o undă neomogenă, care scade exponențial în adâncimea stratului. Dacă grosimea stratului d   mai mică sau comparabilă cu adâncimea de penetrare a undei neomogene, acesta din urmă perturbează limita opusă a stratului, ca urmare a căreia unda transmisă este radiată din acesta în lichidul înconjurător. Acest fenomen de scurgere a unei unde este similar cu scurgerea unei particule printr-o barieră potențială în mecanica cuantică.
Coeficienți. reflectare din strat

unde este componenta normală a vectorului de undă din strat, axa z   - perpendicular pe limitele stratului; R   1 și R   2 - coeficient. O. z. respectiv pe limitele superioare și inferioare. la Este periodică. funcția frecvenței sunetului f   și grosimea stratului d. Când există o scurgere de valuri prin strat, | R |   cu creșterea f   sau d   monoton tinde spre 1.

Fig. 6. Reflectarea unei unde sonore dintr-un strat lichid: și   - schema de reflecție; 1   - lichid inconjurator; 2   - strat; b - dependența modulului coeficientului de reflecție | R |   din unghiul de incidență.

Ca funcție a valorii unghiului de incidență | R |   are un sistem de maxime și minime (Fig. 6, b). Dacă același lichid este pe ambele părți ale stratului, atunci în punctele minime R \u003d   0. Reflexia zero are loc atunci când incursiunea de fază în grosimea stratului este un număr întreg de jumătăți de perioadă

iar undele care intră în mediul superior după două reflecții succesive vor fi în antifază și se vor anula reciproc. Dimpotrivă, în mediul inferior, toate undele reflectate ies cu aceeași fază, iar amplitudinea undei transmise este maximă. În incidența normală a unei unde pe un strat, o transmisie completă are loc atunci când un număr întreg de jumătăți de undă se încadrează în grosimea stratului: d \u003dunde n   \u003d 1,2,3, ..., este lungimea undei sonore din materialul stratului; prin urmare, straturile pentru care se menține condiția (8) sunt numite. val jumătate Relația (8) coincide cu condiția existenței unei unde normale într-un strat lichid liber. Din această cauză, transmisia completă prin straturi are loc atunci când radiația incidentă excită una sau alta undă normală în strat. Datorită contactului stratului cu lichidul înconjurător, unda normală este scurgeră: în timpul propagării sale, re-emite complet energia radiației incidente în mediul inferior.
Atunci când lichidele de pe diferite părți ale stratului sunt diferite, prezența unui strat cu jumătate de undă nu afectează în niciun fel unda incidentă: coeficient. reflectarea din strat este egală cu coeficientul. reflexii de la limita acestor lichide atunci când nu sunt utilizate. de contact. Pe lângă straturile cu jumătate de undă în acustică, precum și în optică, așa-numitele. straturi de sfert de undă, ale căror grosimi îndeplinesc condiția ( n \u003d1,2, ...). Selectarea adecvată acustică. impedanța stratului, puteți obține o reflecție zero de la stratul de undă cu o frecvență dată f   la un anumit unghi de incidență pe strat. Astfel de straturi sunt utilizate ca straturi acustice antireflective.
Pentru a reflecta o undă sonoră dintr-o placă solidă infinită cufundată într-un lichid, caracterul de reflecție descris mai sus pentru stratul lichid va fi păstrat în termeni generali. În timpul re-reflectărilor în placă, undele de forfecare vor fi, de asemenea, excitate în plus față de cele longitudinale. Unghiurile și, sub margini, undele longitudinale și transversale se propagă în placă, respectiv, sunt legate de unghiul de incidență prin legea lui Snell. Ang. și dependențe de frecvență | R| va fi, ca în cazul reflecției din stratul lichid, un sistem de alternanțe maxime și minime. Transmiterea completă prin placă are loc atunci când radiația incidentă excită în ea una dintre undele normale, care sunt scurgerile Valurile de miel   .Caracterul de rezonanță al O. z. dintr-un strat sau placă este șters pe măsură ce diferența acustică scade. proprietăți din proprietățile de mediu. Creștere acustică atenuarea stratului duce, de asemenea, la netezirea dependențelor și | R (fd)|.

Reflectarea undelor non-plane   . În realitate, există doar valuri non-planare; reflectarea lor poate fi redusă la reflectarea unui set de unde plane. Monocromă. o undă cu o undă de formă arbitrară poate fi reprezentată ca un set de unde plane cu aceeași frecvență circulară, dar cu dec. direcțiile vectorului de undă k. DOS. o caracteristică a radiațiilor incidente este spectrul său spațial - un set de amplitudini A(k) undele plane, care formează împreună o undă incidentă. Abs. k este determinată de frecvență, prin urmare, componentele sale nu sunt independente. Când este reflectat din avion z \u003d   0 componentă normală k zdefinită de componente tangențiale k x, k y: k z =   Fiecare undă plană care face parte din radiația incidentă cade pe interfață la unghiul propriu și este reflectată independent de alte unde. Câmpul F ( r) a undei reflectate apare ca o superpoziție a tuturor undelor plane reflectate și este exprimată prin spectrul spațial al radiației incidente A (k x, k y) și coeficientul. reflecție R (k x, k y):

Integrarea se extinde într-o zonă cu valori arbitrar mari k x   și k y. Dacă spectrul spațial al radiației incidente conține (ca în reflectarea unei unde sferice) componente cu k x(sau k y), mare, apoi în formarea undei reflectate pe lângă undele cu real k z   undele neomogene iau parte, de asemenea k, este o cantitate pur imaginară. Această abordare, propusă în 1919 de G. Weyl și a primit dezvoltarea sa ulterioară în conceptele de optică Fourier, oferă următoarele. O descriere a reflectării unei forme de undă arbitrare dintr-o secțiune plană.
Când se ia în considerare O. z. este posibilă și o abordare cu raze, care se bazează pe principii acustică geometrică. Radiația incidentă este considerată un set de raze care interacționează cu interfața. Se ține cont de faptul că razele incidente nu sunt reflectate și refractate numai în mod obișnuit, respectând legile lui Snell, ci și că acea parte a razelor incidente de pe interfață în anumite unghiuri excită așa-numitul. valuri laterale, precum și unde de scurgere de suprafață (Rayleigh etc.) sau moduri de ghidare de unde scurgeră (valuri de miel etc.). Propagând de-a lungul interfeței, astfel de unde sunt din nou emise în mediu și participă la formarea undei reflectate. Pentru practica DOS. valoarea este reflectată sferic. valuri acustice colimate fascicule de secțiune transversală finită și fascicule de sunet focalizate.

Reflectarea undelor sferice   . Model de reflecție sferică. undele generate în lichidul I de o sursă punctuală ohdepinde de relația dintre vitezele sunetului cu   1 și de la 2 la   contactarea lichidelor I și II (Fig. 7). Dacă c t\u003e c 2, atunci critic. unghiul este absent și reflectarea are loc în conformitate cu legile geomei. acustică. În mediul I, apare o sferică reflectată. val: razele reflectate se intersectează într-un punct Oh ". formând o imagine imaginară a sursei, iar frontul undei reflectate face parte dintr-o sferă centrată într-un punct Oh ".

Fig. 7. Reflectarea unei unde sferice la interfața dintre două lichide: oh   și Oh "   - surse reale și imaginare; 1   - fata valului sferic reflectat; 2   - fata valului refractat; 3   - val lateral lateral.

când c 2\u003e c lși există un critic. unghi în mediu I în plus față de sfericul reflectat. undele există o altă componentă a radiației reflectate. Razele care se încadrează pe o graniță critică. excita o undă în unghiul mediu II, marginea se răspândește cu viteză cu   2 de-a lungul suprafeței interfeței și este redirecționată spre mediul I, formând așa-numita val lateral. Fața sa este formată din puncte, la care în același moment al timpului, razele au ajuns la punctul respectiv oh   de-a lungul OA   iar apoi m-am transferat din nou miercuri I pentru a descompune. puncte ale interfeței din punct A   la obiect C, într-un roi în acest moment se află partea din față a valului refractat. În planul de desen, partea din față a undei laterale este un segment de linie dreaptă NEînclinat spre margine într-un unghi și extinzându-se până la un punct unde se unește cu partea din față a sfericului reflectat în mod specular. valurile. În spațiu, partea din față a unei unde laterale este suprafața unui con trunchiat care apare în timpul rotației unui segment NE   în jurul dreptului OO ". Când reflectă sferic. undele dintr-un lichid de la suprafața unui solid sunt similare cu cele conice. unda se formează datorită excitării la interfața undei Rayleigh scurgeră. Reflecție sferică valuri - unul dintre principalele experimente. metode de geoacustică, seismologie, hidroacustică și acustică oceanică.

Reflectarea grinzilor acustice ale secțiunii transversale finite   . Reflectarea fasciculelor sonore colimate, al căror front de undă este în principal. o parte a fasciculului este aproape de plan, apare pentru majoritatea unghiurilor de incidență ca și cum o undă plană este reflectată. Când un fascicul este incident dintr-un lichid la interfața cu un solid, apare un fascicul reflectat, a cărui formă este o imagine în oglindă a distribuției de amplitudine în fasciculul incident. Cu toate acestea, la unghiuri de incidență apropiate de critici longitudinale. colțul sau colțul Rayleigh, împreună cu reflectarea oglinzii, apar. excitarea unei părți sau a scurgerii. Câmpul fasciculului reflectat în acest caz este o superpoziție a fasciculului reflectat specular și a undelor reradiate. În funcție de lățimea fasciculului, de proprietățile elastice și vâscoase ale suportului adiacent, are loc o forfecare laterală (paralelă) a fasciculului în planul interfeței (așa-numita schimbare Schoch) (Fig. 8) sau o lărgire substanțială a fasciculului și aspectul unei subțiri

Fig. 8. Deplasarea fasciculului lateral în timpul reflecției: 1   - fascicul incident; 2   - un fascicul reflectat specular; 3   - fascicul reflectat cu adevărat.

structură. Când un fascicul este incident într-un unghi Rayleigh, natura distorsiunii este determinată de raportul dintre lățimea fasciculului l   și radiații. atenuarea undei Rayleigh scurgeră

unde este lungimea de undă sonoră în lichid, A   este un factor numeric apropiat de unitate. Dacă lățimea fasciculului este semnificativ mai mare decât lungimea radiației. Atenuarea are loc doar printr-o deplasare a fasciculului de-a lungul interfeței cu o cantitate.În cazul unui fascicul îngust, datorită reemisiunii undei de suprafață scurgeră, fasciculul se lărgește semnificativ și nu mai este simetric (Fig. 9). În interiorul regiunii ocupate de fasciculul reflectat specular, ca urmare a interferenței, apare o amplitudine minimă zero și fasciculul se împarte în două părți. Reflectarea în oglindă a colimirilor. Razele apar și la interfața a două lichide la unghiuri de incidență apropiate de critice, precum și când grinzile sunt reflectate din straturi sau plăci.

Fig. 9. Reflectarea unui fascicul sonor de secțiune transversală finită care se încadrează dintr-un lichid Ж pe suprafața unui corp solid Т într-un unghi Rayleigh: 1   - fascicul incident; 2   - fascicul reflectat; și   - regiunea de amplitudine zero; b   - regiunea cozii fasciculului.

În ultimul caz, natura nespeculară a reflexiei este cauzată de excitarea modurilor de ghidare de undă care se scurg în strat sau pe placă. Un rol semnificativ îl joacă undele laterale și scurgerile în reflectarea fasciculelor de ultrasunete focalizate. În special, aceste valuri sunt utilizate în microscopie acustică   pentru formarea acusticii. imagini și efectuarea de cantități, măsurători.

Lit .:   1) Brekhovskikh L. M., Valurile în suporturi stratificate, ediția a II-a, M., 1973; 2) Landau L.D., Lifshits E. M., Hidrodinamica, ediția a IV-a, M., 1988; 3) Brekhovskikh L. M., Godin O. A., Acustica mediilor stratificate, M., 1989; 4) Sagniard L., Reflexion et refraction des ondes sixmiques progressives, P., 1939; 5) Ewing W. M., Jardetzky W. S., Press F., Undele elastice în suporturi stratificate, N. Y. -, 1957, cap. 3; 6) Au1d B. A., Campuri acustice și unde în solide, v. 1 - 2, N. Y. -, 1973; 7) Vertoni H. L., Tamir T., Teoria unificată a fenomenelor unghiului Rayleigh pentru fascicule acustice la interfețele lichid-solid, „Appl. Phys.”, 1973, v. 2, nr. 4, pag. 157; 8) Mot G., Reflexia și coeficienții de refracție la o interfață fluid-solid, "J. Acoust. Soc. Amer.", 1971, v. 50, nr. 3 (pct. 2), pag. 819; 9) Vesker F. L., Ricardson R. L., Influența proprietăților materiale asupra reflectivității unghiului critic Rayleigh, „J. Acoust. Soc. Amer.”, 1972, v. 51. .V "5 (pct. 2), p. 1609; 10) Fiorito R., Ubera11 H., teoria rezonanțelor asupra reflectării și transmiterii acustice printr-un strat fluid", .I. Acustice. Soc. Amer. ", 1979, v. 65, nr. 1, p. 9; 11) Fift o R., Madigsky W., Ber 11 H., teoria rezonanței undelor acustice care interacționează cu o placă clastică." J. Acustice. Soc. Amer. ", 1979, v. 66, nr. 6, p. 1857; 12) Neubauer WG, Observația radiațiilor acustice de pe suprafețele plane și curbe, în: Acustică fizică. Principii și metode, ed. De WP Mason, RN Thurston, v. 10, NY - L., 1973, cap. 2.

REFLECȚIA SOUND

REFLECȚIA SOUND

Fenomenul care apare atunci când un sunet este incident pe interfața dintre două medii elastice și este format prin formarea de unde care se propagă din interfață în același mediu, împrăștierea sunetului sau   difracție sonoră.
Valul incident provoacă limitele mass-media, ca urmare a apariției undelor reflectate și refractate. Structura și intensitatea lor trebuie să fie astfel încât pe ambele părți ale interfeței, viteza particulelor și tensiunile elastice care acționează pe interfață să fie egale. Condițiile de delimitare pe suprafața liberă sunt egale cu zero solicitări elastice care acționează asupra acestui lucru.
  Undele reflectate pot coincide de tipul polarizării cu unda incidentă, dar pot avea și alte polarizări. În ultimul caz, ei vorbesc despre transformarea sau transformarea modurilor la reflectare sau refracție.   Reflecția undelor avionuluiUn rol deosebit îl joacă reflectarea undelor plane, deoarece undele plane, reflectate și refractate, rămân plane și de formă arbitrară pot fi considerate o reflectare a unei colecții de unde plane. Numărul undelor reflectate și refractate apărute este determinat de natura proprietăților elastice ale mediului și de numărul acustic. ramuri existente în ele. În virtutea condițiilor de delimitare, proiecțiile pe planul de separare a vectorilor de undă ale incidentului, undele reflectate și refractate sunt egale între ele (Fig. 1).

Fig. 1. Schema de reflecție și refracție a unei unde sonore plan la o interfață plană.

De aici legile reflecției și refracției, i, reflectate k   r   și refractat k   T   valuri și normal NN "   la interfață se află într-un singur plan (planul incidenței); 2) relația sinelor unghiurilor de incidență a reflectării și refracției la viteze de fază c iși undele corespunzătoare sunt egale între ele:
  (indică și denotă polarizarea undelor reflectate și refractate). În mediile izotrope, unde direcțiile vectorilor de undă coincid cu direcțiile razelor sonore, legile reflecției și refrației iau forma obișnuită a legii lui Snell. În mediile anizotrope, legile de reflecție determină doar direcțiile normelor valurilor; modul în care se vor propaga razele refractate sau reflectate depinde de direcția vitezei radiale corespunzătoare acestor normale.
  La unghiuri de incidență suficient de mici, undele reflectate și refractate sunt unde plane care transportă energia radiației incidente din interfață. Cu toate acestea, dacă pentru k.-l. undă refractată cu viteză mai mare c i   val de incident, apoi pentru unghiuri de incidență, mari n. critică. unghi \u003d arcsin, componenta normală a vectorului de undă al undei refractate corespunzătoare devine imaginară. 2. Cu toate acestea, incidentul undei pe interfață într-un unghi mai mare decât cel critic nu poate duce la o reflecție completă, deoarece radiația incidentă poate pătrunde în al 2-lea mediu sub forma undelor unei polarizări diferite.
Critice. unghiul există pentru undele reflectate, dacă la O. z. există o conversie a modurilor și valul rezultat din conversie, mai multă viteză c i   valuri care cad Pentru unghiuri de incidență mai puțin decât critice. a unghiului, o parte din energia incidentă este îndepărtată de graniță sub formă de undă reflectată cu polarizare; în acest caz, pare a fi neomogenă, atenuându-se adânc în mediul 1 și nu ia parte la transferul de energie din interfață. De exemplu, critic unghi \u003d arcsin ( c   t / c L) apare atunci când acustica transversală este reflectată. valurile   T   de la limita unui solid izotrop și transformarea într-o undă longitudinală L (s   t și C L -   viteze transversale și respectiv longitudinale ale undei sonore).
  Amplitudinile undelor reflectate și refractate în conformitate cu condițiile de delimitare sunt exprimate liniar prin amplitudine   A i   a undei incidente, la fel cum aceste cantități în optică sunt exprimate în termeni de amplitudinea electronului incident. valuri folosind   Formule Fresnel.   Reflectarea unei unde plane este caracterizată cantitativ de coeficienți de amplitudine. reflectare, reprezentând raportul dintre amplitudinile undelor reflectate și amplitudinea incidentului: \u003d coeficienți de amplitudine. reflecțiile sunt complexe în cazul general: modulele lor determină relațiile abs. amplitudinile și fazele determină schimbările de fază ale undelor reflectate. Coeficienții de amplitudine sunt determinați în mod similar. trecere Redistribuirea energiei radiației incidente între undele reflectate și cele refractate se caracterizează printr-un coeficient. reflectare și propagare în intensitate, care sunt raporturile dintre normal și interfața componentelor densității medii în timp a fluxurilor de energie în undele reflectate (refractate) și incidente:

unde sunt intensitățile sunetului în undele corespunzătoare și sunt densitățile mediilor de contact. Soldul de energie furnizat interfeței și îndepărtat de la acesta, este redus la soldul componentelor normale ale fluxurilor de energie:

Coeficienți. reflecțiile depind de ambele acustice. .Harakter arc. dependența este determinată de prezența criticilor. unghiuri, precum și unghiuri de reflexie zero, atunci când este incident sub margini, nu se formează o undă reflectată cu polarizare.

  O. z. la granița a două lichide. Naib. o imagine simplă a lui O. z. apare la interfața a două lichide. În acest caz, nu există o conversie de undă, iar reflectarea are loc în conformitate cu legea oglinzilor și cu coeficientul. reflecția este egală

unde și c   1,2 - densitatea și viteza sunetului în mediile adiacente .   și 2.   Dacă viteza sunetului pentru unda incidentă este mai mare decât viteza sunetului pentru refractă (   cu 1 c   2), apoi critic. fără unghi.

cu incidență normală a undei la interfața la valoare R \u003d -1 cu cădere culisantă Dacă acustică. r 2 s 2 medii 2   impedanță mai medie 1 apoi în unghiul de incidență

coeficienți. reflecția dispare și totul căzând trece complet miercuri 2.
  Când cu 1<с 2 ,возникает критический угол =arcsin(c 1 /c   2). la<коэф. отражения - действительная величина; фазовый между падающейи отражённой волнами отсутствует. Величина коэф. отражения меняется отзначения R 0   cu căderea normală la R \u003d1 unghi de cădere egal cu critic. Reflectarea zero, în acest caz, poate fi cazul, în cazul acusticii. medii de impedanță, există inegalitatea opusă unghiul de reflexie zero este încă determinat de expresie (6). Pentru unghiuri de incidență mai mari decât critice, int. reflecție: și radiații incidente adânc în mediu 2   nu pătrunde. În mediu 2,   cu toate acestea, câmpul undei reflectate este format ca urmare a interferenței a două câmpuri: unda reflectată în oglindă și unda, 1 o undă neomogenă care apare în mediu 2.   Când sunt reflectate undele non-planare (de exemplu, sferice), o astfel de undă re-emisă este observată de fapt în experiment sub forma așa-numitelor val lateral (vezi   Valurile   secțiunea Reflectare și).

  O. z. de la granița solidului   . Natura reflectării este complicată dacă reflectorul este solid. când   cu   într-un lichid este mai mică decât viteze longitudinale cu   L   și transversal   cu   Sunetul într-un solid, atunci când este reflectat la limita unui lichid cu un solid, apar două critici. unghi: longitudinal \u003d arcsin (   s / s L) și transvers \u003d arcsin (   s / s   T ).   Mai mult, de întotdeauna   cu L\u003e s   T .   La unghiuri de coeficient de incidență. reflectarea este valabilă (Fig. 2). Radiația incidentă pătrunde solid sub formă de unde refractate longitudinale și transversale. Cu o incidență normală a sunetului într-un solid, doar valoarea R   0 este determinat de raportul dintre acustica longitudinală. impedanțele unui lichid și ale unui solid sunt similare cu f-le (5) (- densitatea unui lichid și a unui solid).

Fig. 2. Dependența modulului coeficientului de reflecție a sunetului | R | (linie solidă) și fazele sale (linie punctată) la limita unui lichid și a unui solid din unghiul de incidență.

Când coeficientul. iar o parte din radiația incidentă pătrunde adânc în solid sub forma unei unde transversale refractate. Prin urmare pentru<<величина лишь при поперечная волна не образуется и |R |\u003d 1. Participarea unei unde longitudinale neomogene la formarea radiațiilor reflectate determină, ca la limita dintre două lichide, o schimbare de fază a undei reflectate. Când are un ext local. reflecție: 1. Într-un solid în apropierea graniței, se formează numai unde neomogene care se descompun exponențial în adâncurile corpului. Schimbarea de fază a undei reflectate pentru unghiuri este asociată în principal cu excitația la interfața scurgerii   Releyavolny.   O astfel de undă apare la limita unui solid cu un lichid la unghiuri de incidență apropiate de unghiul Rayleigh \u003d arcsin (   s / s R)   unde C R - Viteza undei razătoare pe suprafața unui solid. Propagându-se de-a lungul suprafeței secțiunii, valul rezultat este complet reradicat la.
  dacă   cu   cu   T .   plop vnutr. nu se reflectă la limita lichidului cu solidul: radiația incidentă pătrunde în orice unghi de incidență, cel puțin sub forma unei unde transversale. Reflecția completă are loc atunci când o undă sonoră este critică. unghi sau cu cădere culisantă. Pentru c\u003e c L, coeficientul. reflecție reală, O. z., care se propagă într-un solid. În propagarea sunetului într-un naib solid izotrop. un caracter simplu este reflectat de undele de forfecare, direcția oscilațiilor în paralel cu planul interfeței. Nu există conversie de mod la reflectarea sau refracția unor astfel de unde. Atunci când cade pe o graniță liberă sau o graniță cu lichid, un astfel de val se reflectă complet ( R \u003d1) conform legii reflectării oglinzilor. La interfața dintre două solide izotrope, împreună cu o undă reflectată specular în mediu 2   se formează o undă refractată cu polarizare. Când o undă transversală polarizată în planul de incidență este incidentă pe suprafața liberă a corpului, la margine apare o undă longitudinală, ambele reflectate de aceeași polarizare. mai mic decât unghiul critic \u003d \u003d arcsin ( c T / c L),   coeficienți. reflecție R   T și R L -   pur valabil: undele reflectate părăsesc limita exact în fază (sau în antifază) cu unda incidentă. La graniță se lasă doar unda transversală reflectată specular; O undă longitudinală neomogenă se formează în apropierea suprafeței libere.
  Coeficienți. reflexia devine complexă, Dacă limita solidului este în contact cu lichidul, atunci când undele sunt reflectate (longitudinale sau transversale, 2. De asemenea, se află în planul incidenței.

oh . h. la interfața mediilor anizotrope   . O. z. la interfața cristalină. mediile sunt complexe. iar undele reflectate și refractate în acest caz sunt ele însele funcțiile unghiurilor de reflecție și refracție (vezi   Boxe cristaline);   prin urmare, chiar și determinarea unghiurilor și pentru un anumit unghi de incidență este confruntată cu o pereche serioasă. dificultăți. Dacă secțiunile suprafețelor vectorilor de undă sunt cunoscute după planul de incidență, atunci se utilizează grafic. metoda de determinare a unghiurilor și a vectorilor cu undă finală k r   și k   T   minciuna perpendiculară NN ",   desenat pe interfață prin capătul undei de undă k   eu val de incident, în punctele în care această perpendicular traversează decomp. suprafețele cavității vectorilor de undă (Fig. 3). Numărul de unde reflectate (sau refractate) care se propagă efectiv de la graniță în adâncimea mediului corespunzător este determinat de câte cavități se intersectează perpendicular NN ". Dacă intersecția cu k.-l. cavitatea este absentă, aceasta înseamnă că unda polarizării corespunzătoare este eterogenă și nu transferă energia de la graniță. perpendicular NN "   poate traversa aceeași cavitate în mai multe. puncte (puncte) o   1 și   a 2   în fig. 3). Dintre pozițiile posibile ale vectorului de undă k   r   (sau k t) numai cele pentru care vectorul de viteză radială

Fig. 3. Metodă grafică pentru determinarea reflecției și refracției unghiulare la interfața mediilor cristaline 1   și 2.L, FT   și   STsunt suprafețele vectorilor de undă pentru quasilongitudinal.De regulă, undele reflectate (refractate) aparțin descompunerii. ramuri acustice leagăn. Cu toate acestea, în cristale înseamnă. anisotropia, când suprafața vectorilor de undă are secțiuni concave (Fig. 4), reflectarea este posibilă cu formarea a două unde reflectate sau refractate aparținând aceleiași ramuri de vibrație.
  În experiment, se observă fascicule finite de unde sonore ale căror direcții de propagare sunt determinate de viteze radiale. NN "la interfață. În special, reflectarea poate sta în planul incidenței pe aceeași parte a normalului N,   ca raza incidentă. Cazul limitat al acestei posibilități este suprapunerea fasciculului reflectat pe înclinația incidentă a acestuia din urmă.

Fig. 4. Reflectarea incidentului undei acustice pe suprafața liberă a cristalului cu formarea a două unde polarizate reflectate:   și   - determinarea vectorilor de undă a undelor reflectate (s)   g   - vectori de viteză radială);   b   - schema de reflexie a sunetelor de secțiune finită.

  Efectul atenuării asupra caracterului lui O. z..Koef. reflexia și transmisia sunt independente de frecvența sunetului dacă atenuarea sunetului în ambele medii de delimitare este neglijabilă. Atenuarea notabilă duce nu numai la dependența de frecvență a coeficientului. reflecție R,   dar, de asemenea, denatura dependența sa de unghiul de incidență, mai ales aproape de critică. unghiuri (Fig. 5,   și). Atunci când este reflectat dintr-o interfață lichid-solid, efectele de atenuare modifică semnificativ dependența unghiulară R   la unghiuri de incidență apropiate de unghiul Rayleigh (Fig. 5, b).   La limita mediilor cu atenuare neglijabilă la astfel de unghiuri de incidență, | R| \u003d 1 (curbă 1   în fig. 5   b).   Prezența atenuării duce la faptul că | R| Devine mai puțin de 1, și aproape a format un minim | R| (curbe 2 - 4).   Pe măsură ce frecvența crește și coeficientul crește în consecință. adâncimea de atenuare a minimelor crește, f 0, numită. frecvența de reflexie zero, min. valoare | R| nu dispare (curba 3,   fig. 5   b). O creștere suplimentară a frecvenței duce la lărgirea minimului (curba 4 ) și efectul atenuării asupra O. z. pentru aproape orice unghi de incidență (curbă 5).   O scădere a amplitudinii undei reflectate în comparație cu amplitudinea incidentului nu înseamnă că radiațiile incidente pătrund solid. Este asociat cu absorbția undei Rayleigh scurgeră, care este excitată de radiațiile incidente și este implicată în formarea undei reflectate. Când frecvența sunetului f   egală cu frecvența f   0, toată energia undei incidente este disipată în interfață.

Fig. 5. Dependență unghiulară | R| la interfața apă-oțel, luând în considerare atenuarea: |   și   - natura generală a dependenței unghiulare | R|; linie solidă - excluzând pierderi, linie punctată - la fel cu atenuarea;   b   - dependență unghiulară | R   în apropierea unghiului Rayleigh la diferite valori ale absorbției undelor transversale din oțel la o lungime de undă. Curbele 1   - 5 corespunde creșterii acestui parametru de la valoarea de 3 x 10 -4 (curbă 1 ) la o valoare de \u003d 1 (curba 5) datorită creșterii corespunzătoare a frecvenței radiațiilor ultrasonice incidente.

  O. z. din straturi și plăci.Despre. h. dintr-un strat sau placă este rezonant în natură. Undele reflectate și transmise sunt formate ca urmare a reflectării repetate a undelor la limitele stratului. În cazul unui strat lichid, unda incidentă pătrunde în strat sub un unghi de refracție determinat de legea lui Snell. Datorită reflectărilor în stratul propriu-zis, apar valuri longitudinale, care se propagă în direcția înainte și înapoi printr-un sub-colț cu cel normal desenat la limitele stratului (Fig. 6,   și). Unghiul este unghiul de refracție corespunzător unghiului de incidență la limita stratului. Dacă viteza sunetului într-un strat   cu   Încă 2 viteze de sunet   cu   1 în fluidul înconjurător, atunci sistemul undelor reflectate apare numai atunci când unghiul int. reflexie \u003d arcsin (c 1 / c 2). Cu toate acestea, pentru straturile suficient de subțiri, o undă transmisă se formează și în unghiuri de incidență mai mari decât critice. În acest caz, coeficientul. reflectarea din strat este abs. mai puțin de 1. Acest lucru se datorează faptului că atunci când într-un strat în apropierea graniței sale, o undă cade din exterior din exterior, apare o undă neomogenă, care scade exponențial în adâncimea stratului. Dacă grosimea stratului d mai mică sau comparabilă cu adâncimea de penetrare a undei neomogene, acesta din urmă perturbează limita opusă a stratului, în urma căreia unda transmisă este radiată de la acesta în lichidul înconjurător. Acest fenomen de scurgere a unei unde este similar cu scurgerea unei particule prin mecanica cuantică.
  Coeficienți. reflectare din strat

unde este componenta normală a vectorului de undă din strat, axa z -   perpendicular pe marginile stratului, R   1 și R   2 - coeficient. O. z. Este periodică. funcția frecvenței sunetului f   și grosimea stratului d.   Când există o scurgere de valuri prin strat, | R |   cu creșterea f   sau d   monoton tinde spre 1.

Fig. 6. Reflectarea unei unde sonore dintr-un strat lichid:   a -   schema de reflecție; 1 -   lichid inconjurator; 2-   strat; b - dependența modulului coeficientului de reflecție | R |   căderea otugle.

Cum este valoarea unghiului de incidență | R |   are un sistem de maxime și minime (Fig. 6,   b).   Dacă același lichid este pe ambele părți ale stratului, atunci în punctele minime R \u003d0. Reflexia zero are loc atunci când incursiunea de fază în grosimea stratului este egală cu un număr întreg de jumătăți de timp

iar undele care intră în mediul superior după două reflectări consecutive vor fi în antifază și se vor suprima reciproc. Dimpotrivă, în mediul inferior, toate undele reflectate apar în aceeași fază, iar amplitudinea undei transmise este maximă. transmisia are loc atunci când numărul întreg de jumătăți de undă se încadrează în grosimea stratului: d \u003d   unde . \u003d 1,2,3, ..., este lungimea undei sonore din materialul stratului; prin urmare, straturile pentru care se menține condiția (8) sunt numite. val jumătate Relația (8) coincide cu condiția existenței unei unde normale într-un strat lichid liber. Din această cauză, transmisia completă prin straturi are loc atunci când radiația incidentă excită una sau alta undă normală în strat. Datorită contactului stratului cu lichidul înconjurător, unda normală este scurgeră: în timpul propagării sale, re-emite complet energia radiației incidente în mediul inferior.
  Atunci când lichidele de pe diferite părți ale stratului sunt diferite, prezența unui strat de jumătate de undă nu afectează unda incidentă: coeficientul. reflectarea din strat este egală cu coeficientul. reflexii de la limita acestor lichide atunci când nu sunt utilizate. de contact. Pe lângă straturile cu jumătate de undă în acustică, ca în optică, așa-numitele straturi de sfert de undă cu grosimi care îndeplinesc condiția (   n \u003d1,2, ...). Selectarea corespunzătoare acustice. impedanța stratului, puteți obține o reflecție zero de la stratul de undă cu o frecvență dată f   la un anumit unghi al căderii sale pe strat. Astfel de straturi sunt utilizate ca straturi acustice antireflective.
Pentru a reflecta o undă sonoră dintr-o placă solidă infinită cufundată într-un lichid, caracterul de reflecție descris mai sus pentru stratul lichid va fi păstrat în termeni generali. În timpul re-reflectărilor în placă, undele de forfecare vor fi, de asemenea, excitate în plus față de cele longitudinale. Unghiurile și, sub margini, undele longitudinale și transversale se propagă în placă, respectiv, sunt legate de unghiul de incidență prin legea lui Snell. Ang. și dependențe de frecvență | R| va fi, ca în cazul reflecției din stratul lichid, un sistem de alternanțe maxime și minime. Transmiterea completă prin placă are loc atunci când radiația incidentă excită una dintre undele normale, care sunt   Valurile de miel.   Caracter rezonant O. z. dintr-un strat sau placă se șterge pe măsură ce diferența acusticii lor scade. proprietăți din proprietățile de mediu. Creștere acustică și | R (fd)|.

  Reflectarea undelor non-plane. În realitate, există doar valuri non-planare; reflectarea lor poate fi redusă la reflectarea unui set de unde plane. Monocromă. o undă cu o undă de formă arbitrară poate fi reprezentată ca un set de unde plane cu aceeași frecvență circulară, dar cu dec. direcțiile vectorului de undă k. DOS. caracteristica radiațiilor incidente este spațială - un set de amplitudini A(k) undele plane, care formează împreună o undă incidentă. Abs. valoarea k este determinată de frecvență, prin urmare, nu este independentă. Când este reflectat din avion z \u003d0 componentă normală k z   definită de componente tangențiale k x, k y: k z=Fiecare, care face parte din radiațiile incidente, aruncă secțiunea de recompensă în unghiul propriu și este reflectată independent de alte valuri. Câmpul F ( r) unda reflectată apare ca o superpoziție a tuturor undelor plane reflectate și se exprimă prin spectrul spațial al radiațiilor incidente A (k x, k y) ikoef. reflecție R (k x, k y):

Integrarea se extinde în regiunea valorilor arbitrar mari k x   și k y.   Dacă spectrul spațial al radiației incidente conține (ca în reflectarea unei unde sferice) componente cu k x   (sau k y), mare, apoi în formarea undei reflectate pe lângă undele cu real k z   undele neomogene iau parte, de asemenea k, -   valoare imaginară pură. Această abordare, propusă în 1919 de G. Weyl și care a primit dezvoltarea sa ulterioară în conceptele de optică Fourier, dă un rezultat consecvent. o descriere a reflectării unei forme de undă arbitrare dintr-o secțiune plană.
  Când se ia în considerare O. z. este posibilă și o abordare a radiațiilor, care se bazează pe principii   acustică geometrică. Radiația incidentă este considerată un set de raze care interacționează cu interfața. Se ține cont de faptul că razele incidente nu sunt reflectate și refractate în mod obișnuit, respectând legile lui Snell, ci și că acea parte a razelor incidente de pe interfață în anumite unghiuri excită. n. valuri laterale, precum și scurgeri (Rayleigh, etc.) sau ghid de undă scurgeră (valuri de miel etc.). Propagând de-a lungul interfeței, astfel de unde sunt din nou emise în mediu și participă la formarea undei reflectate. Pentru practica DOS. valoarea este reflectată sferic. valuri acustice colimate fascicule de secțiune finită și fascicule de sunet focalizate.

  Reflectarea undelor sferice. Model de reflecție sferică. undele generate într-un lichid I de o sursă punctuală   Oh,   depinde de relația dintre vitezele sunetului   cu   1 și   de la 2 la   contactarea lichidelor I și II (Fig. 7). Dacă c t\u003e c 2, atunci critic. unghiul este absent și reflectarea are loc în conformitate cu legile geomului. acustică. În mediul I, apare o sferică reflectată. О ". Formarea unei imagini imaginare a sursei, iar unda reflectată reprezintă o parte a sferei cu centrul în punctul   Oh. "

Fig. 7. Reflecția unei unde sferice la acordarea separării a două lichide:   oh   și   Despre "-   surse pretinse valabile; 1 -   fata unei unde sferice reflectate; 2 - fata valului refractat; 3 -   front de val lateral.

când c 2 l   iimeetsya critică. unghi în mediu I în plus față de sfericul reflectat. undele există o altă componentă a radiației reflectate. Razele care cad pe o graniță critică. excita o undă în unghiul mediu II, marginea se răspândește cu viteză   cu   2 de-a lungul suprafeței interfeței și este redirecționată spre mediul I, formând așa-numita Oh, de-a lungul   OA   iar apoi m-am transferat din nou miercuri I pentru a descompune. puncte ale interfeței din punct .   copii mici   C   într-un roi în acest moment se află partea din față a valului refractat. NE, înclinat spre margine într-un unghi și extinzându-se până la un punct   În,   unde se contopește cu partea din față a sfericului specular. valurile. În spațiu, partea din față a unei unde laterale este suprafața unui con trunchiat care apare atunci când un segment se rotește   NE   în jurul dreptului   OO ".   Când reflectă sferic. undele dintr-un lichid dintr-un corp solid de suprafață sunt similare cu cele conice. valul se formează datorită entuziasmului acordării secțiunii valului Rayleigh rezultat. Reflecție sferică valuri - unul dintre principalele experimente. metode de geoacustică, seismologie, hidroacustică și acustică oceanică.

  Reflectarea grinzilor acustice din secțiune finită. Reflectarea fasciculelor sonore colimate, a căror față de undă în principal. o parte a fasciculului este aproape de plan, apare pentru majoritatea unghiurilor de incidență ca și cum o undă plană este reflectată. Când fasciculul este reflectat, sau unghiul Rayleigh, eff. val Rolei lateral sau emergent. Câmpul fasciculului reflectat în acest caz este o superpoziție a fasciculului reflectat specular și a undelor reradiate. În funcție de lățimea fasciculului, de proprietățile elastice și vâscoase ale suportului adiacent, are loc o deplasare libolaterală (paralelă) a fasciculului în planul interfeței (așa-numita schimbare Schoch) (Fig. 8) sau o lărgire substanțială a fasciculului și aspectul unei subțiri

Fig. 8. Deplasarea laterală a fasciculului la reflectare: 1 -   fascicul incident; 2 - un fascicul reflectat specular; 3-   fascicul reflectat cu adevărat.

structură. Când un fascicul este incident într-un unghi Rayleigh, natura distorsiunii este determinată de raportul dintre lățimea fasciculului .   iradiats. atenuarea undei Rayleigh scurgeră

unde este lungimea de undă sonoră în lichid,   A -   un factor numeric apropiat. Dacă lățimea fasciculului este semnificativ mai mare decât lungimea radiației. Atenuarea are loc numai atunci când fasciculul este deplasat de-a lungul interfeței cu o cantitate.În cazul unui fascicul îngust, datorită reradierii undei de suprafață scurgeră, fasciculul se lărgește semnificativ și nu mai este simetric (Fig. 9). În interiorul regiunii ocupate de fasciculul reflectat specular, ca urmare a interferenței, apare o amplitudine minimă zero și fasciculul se împarte în două părți. Reflectarea în oglindă a colimirilor.

Fig. 9. Reflectarea unui fascicul sonor de secțiune transversală finită care se încadrează dintr-un lichid Ж pe suprafața unui corp solid Т într-un unghi de Rayleigh: 1   - fascicul incident; 2 -   fascicul reflectat;   a -   regiunea de amplitudine zero;   b   - regiunea cozii fasciculului.

În ultimul caz, caracterul nespecular al reflecției este cauzat de excitarea modurilor de ghidare de undă scurgere în strat sau placă. Un rol semnificativ îl joacă undele laterale și scurgerile în reflectarea fasciculelor de ultrasunete focalizate. În special, aceste valuri sunt utilizate în   microscopie acustică   pentru formarea acusticii. imagini și cantități deținute,   Lit .:   1) Brekhovskikh L. M., Valurile în suporturi stratificate, ediția a II-a, M., 1973; 2) Landau L.D., Lifshits E. M., Hidrodinamica, ediția a IV-a, M., 1988; 3) Brekhovskikh L.M., Godin O.A., Acustica mediilor stratificate,   V. M. Levin.

Enciclopedia fizică. În 5 volume. - M .: Enciclopedia sovietică. Redactor șef A. M. Prokhorov. 1988 .

• 
  

Sunetul se răspândește de la corpul care suna uniform în toate direcțiile, dacă nu există obstacole în calea sa. Dar nu orice obstacol poate limita distribuția sa. Din sunet este imposibil să blocați o foaie mică de carton, dintr-un fascicul de lumină. Undele sonore, ca orice val, sunt capabile să ocolească obstacole, „să nu le observi”, dacă dimensiunea lor este mai mică decât lungimea de undă. Lungimea undelor sonore auzite în aer variază de la 15 m la 0,015 m. Dacă obstacolele din calea lor sunt mai mici (de exemplu, trunchiuri de copaci în pădurea deschisă), atunci undele pur și simplu se apleacă în jurul lor. Un obstacol mare (un perete al unei case, o stâncă) reflectă undele sonore conform aceleiași legi ca undele de lumină: unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflecție. Un ecou este o reflectare a sunetului din obstacole.

Sunetul într-un mod ciudat trece de la un mediu la altul. Acest fenomen este destul de complex, dar se supune unei reguli generale: sunetul nu se transferă de la un mediu la altul dacă densitățile lor sunt brusc diferite, de exemplu, de la apă la aer. Atingerea granițelor acestor medii este aproape complet reflectată. O parte foarte nesemnificativă a energiei sale este cheltuită în vibrațiile straturilor de suprafață ale unui alt mediu. După ce ai plonjat capul chiar sub suprafața râului, vei auzi în continuare sunete puternice, dar la o adâncime de 1 m nu vei auzi nimic. Peștii nu aud sunetul auzit deasupra suprafeței mării, dar sunetul din corp care vibrează în apă, se aud bine.

Sunetul se aude prin pereții subțiri, deoarece îi determină să oscileze și par să reproducă sunetul în altă cameră. Materialele bune de izolare fonică - vată de bumbac, covoare fleecy, pereți din beton spumos sau ipsos uscat poros - diferă doar prin faptul că au o mulțime de interfețe între aer și un corp solid. Trecând prin fiecare dintre aceste suprafețe, sunetul este reflectat în mod repetat. Dar, în plus, mediul însuși, în care sunetul se răspândește, îl absoarbe. Același sunet se aude mai bine și mai departe în aerul curat decât în \u200b\u200bceață, unde este absorbit de interfața dintre aer și picăturile de apă.

Undele sonore de diferite frecvențe sunt absorbite diferit în aer. Sunete mai puternice - sunete ridicate, mai puțin - joase, precum, de exemplu, bas. De aceea, fluierul navei emite un sunet atât de scăzut (frecvența sa nu este mai mare de 50 Hz): se aude un sunet redus la o distanță mai mare. Clopotul cel mare din Kremlinul din Moscova, când era încă agățat de clopotnița Ivan cel Mare, a fost auzit timp de 30 de verst - a bâzâit pe un ton de aproximativ 30 Hz (fa sub-octavă). Infrasunetele sunt și mai puțin absorbite, în special în apă. Peștii îi aud pe zeci și sute de kilometri. Însă ecografia este absorbită foarte repede: ecografia cu o frecvență de 1 MHz este atenuată în aer la jumătate la o distanță de 2 cm, în timp ce sunetul la 10 kHz este atenuat la jumătate la 2200 m.

Energia undelor sonore

Mișcarea haotică a particulelor de materie (inclusiv moleculele de aer) se numește termică. Când o undă sonoră se propagă în aer, particulele sale dobândesc, pe lângă cea termică, și o mișcare suplimentară - oscilantă. Energia pentru o astfel de mișcare este dată particulelor de aer de către un corp care vibrează (sursă de sunet); în timp ce oscilează, energia este transmisă continuu de la ea la aerul din jur. Cu cât unda sonoră călătorește, cu atât devine mai slabă, cu atât este mai puțină energie în ea. Același lucru se întâmplă cu o undă sonoră în orice alt mediu elastic - într-un lichid, într-un metal.

Sunetul se răspândește uniform în toate direcțiile și, în fiecare moment, straturile de aer comprimat care rezultă dintr-o singură formă de impuls, așa cum s-a spus, suprafața mingii, în centrul căreia se află un corp care suna. Raza și suprafața unei astfel de „bile” sunt în continuă creștere. Aceeași cantitate de energie cade pe suprafața din ce în ce mai mare a „bilei”. Suprafața mingii este proporțională cu pătratul razei, deci cantitatea de energie a undei sonore care trece, să zicem, printr-un metru pătrat al suprafeței, este invers proporțională cu pătratul distanței de corpul care suna. În consecință, sunetul devine mai slab la distanță. Omul de știință rus N. A. Umov a introdus conceptul de flux al densității energiei în știință. Mărimea fluxului de energie este convenabilă pentru a măsura puterea (intensitatea) sunetului. Fluxul densității energiei într-o undă sonoră este cantitatea de energie care trece pe secundă printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția undei. Cu cât este mai mare fluxul densității energiei, cu atât este mai mare forța sunetului. Fluxul de energie măsurat în wați pe metru pătrat (W / m²).

Fiecare dintre voi este familiarizat cu un fenomen atât de sonor precum ecoul. Ecoul este format ca urmare a reflectării sunetului din diferite obstacole - pereții unei mari camere goale, o pădure, arcade ale unui arc înalt într-o clădire.

Ecoul se aude numai atunci când sunetul reflectat este perceput separat de cel rostit. Pentru a face acest lucru, intervalul de timp dintre impactul acestor două sunete asupra timpanului urechii ar trebui să fie de cel puțin 0,06 s.

Să stabilim cât timp după o scurtă exclamație pe care ați făcut-o, sunetul reflectat de la perete va ajunge la ureche dacă vă aflați la o distanță de 3 m de acest perete.

Sunetul trebuie să parcurgă o distanță de perete și spate, adică 6 m, propagându-se la o viteză de 340 m / s. Aceasta va dura timpul t \u003d s / v, adică. t \u003d 6m / 340m / s \u003d 0,02 s.

Intervalul dintre cele două sunete pe care le percepeți - pronunțat și reflectat - este mult mai mic decât ceea ce este necesar pentru a auzi ecoul. În plus, ecoul din cameră este împiedicat de mobilier, perdele și alte obiecte care absorb parțial sunetul reflectat. Prin urmare, într-o astfel de încăpere, discursul oamenilor și alte sunete nu sunt răsunate și sunet clar și lizibil.

Camerele mari semi-goale, cu pereți, podele și tavane netede au proprietatea de a reflecta foarte bine undele sonore. Într-o astfel de încăpere, datorită incidenței undelor sonore anterioare asupra celor ulterioare, se obține o suprapunere de sunete și se formează un zumzet. Pentru a îmbunătăți proprietățile sonore ale sălilor mari și a sălilor de clasă, pereții lor sunt adesea căptușiți cu materiale absorbante de sunet.

Proprietatea sunetului reflectată de pe suprafețe netede se bazează pe efectul unui corn - o țeavă în expansiune, de obicei rotundă sau dreptunghiulară. Când folosiți un corn, undele sonore nu se împrăștie în toate direcțiile, ci formează un fascicul îngust, datorită căruia puterea sunetului crește și se răspândește pe o distanță mai mare.

Câteva ecouri multiple celebre: la Castelul Woodstock din Anglia, ecoul repetă în mod clar 17 silabe. Ruinele Castelului Derenburg de lângă Halberstadt au dat un ecou de 27 de complexe, care, însă, a încetat de când a fost izbucnit un zid. Stâncile, răspândite în formă de cerc lângă Adersbach, în Cehoslovacia, se repetă într-un anumit loc, de trei ori 7 silabe; dar la câțiva pași din acest punct, chiar sunetul unei fotografii nu dă niciun ecou. S-au observat foarte multe ecouri într-un singur castel (acum defunct) de lângă Milano: o lovitură trasă de la o fereastră a unei clădiri a avut ecou de 40-50 de ori, iar un cuvânt tare - de 30 de ori ... Într-un caz particular, ecoul este concentrația sunetului prin reflectarea acestuia de pe suprafețele curbe concave. Deci, dacă o sursă de sunet este plasată într-unul din cei doi focuri ai unui arc elipsoidal, atunci undele sonore sunt colectate în celălalt focar al acestuia. Acest lucru explică, de exemplu, celebrul " urechea lui Dionysos"În Siracusa - o grotă sau o adâncitură în perete din care fiecare cuvânt rostit de prizonieri în ea putea fi auzit într-un loc îndepărtat de ea. O biserică din Sicilia avea o proprietate acustică similară, unde într-un loc faimos se putea auzi cuvinte șoptite în Templul Mormon de la Lacul Sărat din America și grotele din Parcul Mănăstirii Oliva de lângă Danzig sunt cunoscute și în acest sens.În Olympia (Grecia), Echiul Portic a fost păstrat până în ziua de azi în templul lui Zeus. Repetă vocea de 5 ... de 7 ori. Siberia activată Există un loc uimitor spre râul Lena, la nord de Kirensk. Relieful malurilor stâncoase există astfel încât ecoul hooters al navelor care călătoresc de-a lungul râului poate fi repetat de până la 10 și chiar de 20 de ori (în condiții meteo favorabile). fluturând din diferite direcții, se pot auzi mai multe ecouri pe lacul Teletskoye din Munții Altai, care are o lungime de 80 km și doar câțiva kilometri lățime; țărmurile sale sunt înalte și abrupte, acoperite de păduri. O lovitură dintr-o armă sau un țipăt puternic creează aici până la 10 semnale ecologice care sună timp de 10 ... 15 sec. Este curios că de multe ori răspunsurile sonore apar observatorului venind de undeva de sus, ca și cum ecoul ar fi luat de dealurile de coastă.

În funcție de terenul, locația și orientarea observatorului, condițiile meteorologice, ora anului și ziua, ecoul își schimbă volumul, timbrul, durata; numărul repetițiilor sale se schimbă. În plus, frecvența răspunsului sunetului se poate modifica; poate fi mai mare sau, invers, mai mică decât frecvența semnalului sonor original.

Nu este atât de ușor să găsești un loc în care ecoul să fie clar auzit o singură dată. În Rusia, însă, găsirea unor astfel de locuri este relativ ușoară. Există multe câmpii înconjurate de păduri, multe poieni în păduri; merită să strigăm cu voce tare într-o astfel de poiană, încât un zid mai mult sau mai puțin distinct vine din peretele pădurii.

Conform CMC și alții ..

Capitolul 2: Fenomene sonore

subiect:

Tip de lecție: combinate

Scopul lecției: studiul caracteristicilor sunetului și fenomenelor de reflecție a sunetului

Scopul lecției (studenți): dobândind cunoștințe despre caracteristicile sunetului și reflectarea sunetului

Obiectivele lecției: - să formeze cunoașterea caracteristicilor sonore fizice (amplitudine, frecvență) și fiziologice (pas, volum, timbre);

Dezvoltarea activităților de învățare universală personală, de reglementare, comunicativă;

Pentru a educa interesul cognitiv, curiozitatea, o motivație pozitivă pentru învățare.

Cardul de securitate al lecției

Element de formare			Echipament demonstrativ folosit
		Surse de hârtie folosite	Resurse electronice utilizate
Volumul și tonul. Reflectarea sunetului.			CMD, „Physics 7”, (manual, manual de lucru)	Supliment electronic la CMC, „Physics 7”	Două perechi de furci de reglare cu aceleași și diferite frecvențe, o mănușă de cauciuc, un trepied, două mărgele pe un fir, o baie cu valuri cu accesorii, un difuzor, un microfon, un ecran

Rezultate planificate pentru meta-subiect:

Prezentați informațiile sub formă verbală, grafică.

Dati exemple de sunete diverse. Indicați sursa de sunet în fiecare caz.

Cum se formează o undă sonoră?

Ce știi despre viteza undelor sonore în diverse medii?

De ce viteza sunetului în apă este mai mare decât în \u200b\u200baer?

Activitate cognitivă: sistematizarea și generalizarea cunoștințelor despre fenomenele sunetului, sursele sunetului, propagarea și viteza sunetului

Activitate de reglementare: controlul asupra lui și a colegilor săi în procesul de reproducere și corectare a cunoștințelor de bază

3. Actualizarea cunoștințelor

profesor. Omul trăiește într-o lume a sunetelor. Auzim vocile oamenilor, cântările păsărilor, sunetele instrumentelor muzicale, zgomotul pădurii, sunetul mașinilor de lucru. Ce au în comun aceste sunete și cum diferă acestea?

Studentul.Lucrul obișnuit este că toate sunetele sunt emise de corpuri oscilante (corzile vocale umane, păsări, corzi de instrumente muzicale, ramuri de copac etc.), iar aceste sunete pot diferi, de exemplu, prin volumul lor.

Profesor.Ce credeți că determină volumul sunetului? Cum este determinat? Doriți să aflați răspunsul la această întrebare? Foarte bine. Vom răspunde la întrebarea care ne interesează examinând caracteristicile sunetului. Scrieți subiectul lecției „Volum și tonalitate. Reflectarea sunetului. ” Astăzi vom face cunoștință cu caracteristicile fizice și fiziologice ale sunetului, vom învăța să distingem între sunete joase și înalte, tare de liniște, vom învăța ce este un timbre și vom studia, de asemenea, legea reflectării undelor sonore.

Etapa a 4-a. Învățarea unui nou material de învățare

Obiective și obiective pentru profesor	Obiective și obiective pentru studenți	Metode și tehnici	Formarea UUD
Sarcini obiective:   pentru a continua formarea cunoștințelor despre fenomenele sonore, introduceți conceptul de sonoritate și tonalitate, formulați legea reflectării undelor sonore, folosind experimentul pentru a demonstra dependența volumului sunetului de amplitudine și înălțime de frecvența vibrațiilor. Meta subiect: dezvoltă analiza, sinteza, gândirea logică. Oferiți percepția, înțelegerea și memorarea primară a legilor fizice studiate. personalitate:   oferi motivație, actualizarea experienței subiective comunicare:   învață să conduci dialog, să asculti și să audi interlocutorul Reglementare: Învață să controlezi înțelegerea materialului	juca: Formularea legii reflectării sunetului; Aplicați legea reflecției atunci când rezolvați probleme de calitate; Explicați dependența volumului sunetului de amplitudinea oscilațiilor și înălțimea de frecvență. Nu uitați că toate sunetele variază ca volum, ton și timbre. Aflați să comparați sunete de volum și tonuri diferite. Explicați dependența volumului sunetului de amplitudine și tonalitate de frecvență pe baza experimentului. Pentru a avea o idee despre efectul sunetelor asupra diferitelor procese fiziologice Dați exemple de sunete de volum și tonuri diferite care apar în natură. Înțelegeți că reflectarea sunetului se supune legii reflecției, iar volumul și tonul sunetului sunt determinate de caracteristicile acestuia: amplitudine și frecvență.	Metoda de căutare parțială a instruirii. Folosirea cunoștințelor elevului în momentul unei lecții specifice pentru a învăța material nou.	cognitive: sistematizarea și generalizarea cunoștințelor despre fenomene sonore, capacitatea de a compara și grupa sunete pe baza unor caracteristici esențiale, navigați într-un manual și determinați un subiect. Construiți raționament logic și trageți concluzii. Pentru a vă putea formaliza gândurile verbal și în scris. comunicare: răspunde la întrebările profesorului, colegilor de clasă, participă la un dialog, respectă normele etichetelor de vorbire, ascultă și înțelege vorbirea celorlalți. de reglementare: exercită controlul de sine asupra calității și nivelului de dezvoltare a noilor cunoștințe personalitate:   exprimați o atitudine pozitivă față de procesul de cunoaștere, dorința de a învăța lucruri noi, de a arăta atenția, de a lucra în echipă, de a vă exprima punctul de vedere când explicați exemple date de colegii de clasă.

4.1. Crearea și rezolvarea unei situații problematice prin experiment. Actualizarea experienței subiective

Profesor.   Află de ce depinde volumul sunetului? Vom efectua următorul experiment.

demonstrație. Lovi ciocanul pe piciorul furculiței. Puneți mărgele pe fir la furculita de sunet. Ce observăm și de ce?

elev. Mărețul răspunde de pe furculița, deoarece furculita face un sunet, prin urmare, piciorul furcii fluctuează.

profesor. Crezi că îndepărtarea mărgele de la furculiță se va schimba dacă lovesc mai tare?

elev. Cred că cu cât lovim mai puternic forța, cu atât mai puternică (mai multă) perla se va abate.

Profesor.   Verifică presupunerea noastră. (Demo) Care este diferența dintre sunetele înregistrate cu ajutorul furcilor de reglare?

Studentul.   Furculițele de reglare scot sunete diferite. Cu cât lovim mai puternic forfața, cu atât amplitudinea piciorului furcii va fluctua, prin urmare, sunetul va fi mai puternic.

profesor. Dependența volumului sunetului de amplitudinea vibrațiilor poate fi demonstrată în mod clar folosind o furculiță de reglaj cu un stilou (conform Fig. 137)

Grafic, această dependență poate fi reprezentată după cum urmează:

Profesor.   Volumul sunetului este prima caracteristică fiziologică a sunetului, care este determinată de amplitudinea sursei de sunet. Ne întoarcem la 2 părți ale experimentului nostru. Pe masa demonstrativă sunt două furci de reglare. Care este diferența lor externă?

elev: Sunt de dimensiuni diferite, au greutăți diferite.

Profesor.   Demonstrație. Îmi propun să demonstrez sunetul acestor furci de reglare și să comentez rezultatul.

Studentul.   Aceste furci de reglare scoate sunete diferite. Unul este scăzut, celălalt ridicat. Cred că acest lucru se datorează masei lor. Cu aceeași forță de impact, picioarele furcii de reglare vor oscila la frecvențe diferite.

profesor. Pentru a testa această presupunere, înregistrăm vibrațiile furcilor de reglare pe o placă de sooty. Prima furculiță de reglare are o frecvență mai mică și produce un sunet scăzut, a doua furculiță de reglare produce un sunet mai mare, prin urmare, cu cât frecvența de oscilație este mai mare, cu atât sunetul este mai mare.

Grafic, acest lucru poate fi reprezentat după cum urmează:

Deci, tonul sunetului este a doua caracteristică fiziologică, care este determinată de frecvența oscilațiilor.

Nu vom confunda niciodată sunetul trompetei cu sunetul pianului. Recunoaștem vocea mamei noastre dintr-o mie de voci. Pentru a distinge unele sunete de altele, timbrul sunetului ne ajută.

timbru- o caracteristică individuală a unei unde sonore complexe, se datorează faptului că sunetul constă dintr-un număr de sunete simple cu frecvențe diferite, adică are o anumită „culoare”, această calitate a sunetului se numește timbre. Aceasta este o altă caracteristică fiziologică a sunetului.

Acum, încercați să numiți ce instrumente muzicale sună? (Înregistrare computer)

(Răspunsurile studenților)

Profesor.   Volum, ton și timbre   numite caracteristicile fiziologice ale sunetului, deoarece acestea sunt asociate cu percepția noastră. Caracteristicile fiziologice ale sunetului sunt legate de cele fizice, ceea ce face posibilă distingerea sunetelor puternice de sunetele liniștite, ridicate de scăzute, de sunete diferite. Care sunt caracteristicile fizice ale sunetului?

Studentul.   Caracteristicile fizice ale sunetului - amplitudine și frecvență.

profesor. Și acum vom face cunoștință cu una dintre principalele proprietăți ale undelor sonore. O undă sonoră, ca oricare alta, poate fi reflectată și refractată. Reflectarea valurilordin obstacole este o întâmplare foarte frecventă. Această lege a reflecției este o lege generală a undelor, adică este valabilă pentru orice unde, inclusiv sunetul și lumina. Observăm reflectarea undelor de pe ecran în experiment (experimentul din Fig. 141.) Experiența și observațiile arată că reflectarea sunetului este supusă unei anumite legi: unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflecție.

  Profesor.Să facem o interpretare grafică a experimentului pe tablă și să tragem o concluzie despre relația dintre unghiul de incidență și reflecție

Studentul. Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență.

Profesor.   Când undele sonore se propagă, se poate observa un fenomen precum ecoul. Se explică prin proprietatea reflectării undelor dintr-un obstacol.

În pădure, în munți, în spații, puteți auzi uneori reflectarea sunetului dintr-un fel de obstacol (pădure, munți, zid). Dacă undele sonore ajung la noi, reflectate succesiv dintr-o serie de obstacole, atunci se dovedește repetate ecou. Thunderclap are aceeași origine! Aceasta este repetarea repetată a unui „cod” foarte puternic al unei scânteii electrice uriașe de fulgere.

Echolocalizarea se bazează pe proprietatea reflectării sunetului

Cu ajutorul ecolocalizării, unele animale determină distanțele. De exemplu, delfinii care utilizează ecolocarea, cu mare precizie, determină topografia și locația omologilor sau pradei lor. Infrasunetul trimis de liliac este reflectat de prada potențială și capturat de mouse. Din timpul zborului semnalului sonor, mouse-ul determină foarte precis distanța față de subiect.

Sunetele ecologice - instrumente speciale pentru determinarea adâncimii mării - folosesc de asemenea fenomenul reflectării sunetului. Adâncimea mării depășește uneori 10 km și este imposibil de măsurat o astfel de adâncime cu un lot obișnuit (marfă legată cu o frânghie). Sunetul ecou emite un semnal sonor puternic și scurt, apoi captează ecoul reflectat din fundul mării.

https://pandia.ru/text/80/015/images/image010_21.jpg "width \u003d" 252 "înălțime \u003d" 189 "\u003e

4.2. Studenții lucrează independent.

În continuarea dezvoltării temei și a asimilării noilor cunoștințe, elevii sunt invitați să studieze în mod independent materialul care se află pe mesele lor.

Profesor.Examinați materiale suplimentare, examinați desenele, răspundeți la întrebări și verificați

1) Care sunt cauzele pierderii auzului?

2) Care sunt normele care determină volumul sunetului în funcție de SANPIN?

3) Vizualizați poza. Câți decibeli volumul discotecii depășește aceste standarde?

Sunetele percepute de urechea umană sunt una dintre cele mai importante surse de informații despre lumea înconjurătoare. Urechea este unul dintre cele mai complexe și delicate organe, percepe sunete foarte slabe și foarte puternice. Organul auditiv este întotdeauna „treaz” chiar și noaptea, într-un vis este expus constant la stimuli externi, deoarece nu are dispozitive de protecție similare, de exemplu, pleoapelor care protejează ochii de lumină. Prin urmare, urechea umană trebuie protejată nu numai de deteriorarea mecanică, ci și de sunete puternice!

Disconfortul modern de zgomot provoacă reacții dureroase în organismele vii. Zgomotul de la un avion zburător, de exemplu, deprimă albina, își pierde capacitatea de a naviga. Același zgomot ucide larvele de albine, rupe ouăle deschise ale păsărilor la cuiburi. Atunci când sunt expuse la sunete intense, vacile dau mai puțin lapte, puii sunt transportați mai rar, păsările încep să curgă foarte mult, germinarea semințelor este întârziată și are loc chiar distrugerea celulelor plantelor. Nu este întâmplător, de exemplu, ca copacii dintr-un oraș, chiar și în zone „adormite”, să moară mai devreme decât în \u200b\u200bcondiții naturale.

În megacitățile moderne, zgomotul a crescut de mai multe ori. Dacă în anii 60 - 70 ai secolului trecut, nivelul străzii nu depășea 80 dB, acum atinge 100 dB sau mai mult. Pe multe autostrăzi aglomerate, chiar și noaptea, zgomotul nu este mai mic de 70 dB, în timp ce conform standardelor sanitare nu trebuie să depășească 40 dB.

În marile orașe din Rusia (Sankt Petersburg, Nizhny Novgorod, Krasnoyarsk, Ekaterinburg, Magnitogorsk etc.) pe autostrăzi cu trafic intens (până la 6-8 mii de mașini de echipaj pe oră), nivelul mediu de zgomot este de 73 - 83 dB, iar maximul - până la 90 dB sau mai mult.

5 etapă. Verificarea inițială a înțelegerii materialului studiat

obiectiv:   stabilirea corectitudinii și conștientizării materialului studiat, identificarea lacunelor, efectuarea corecției lacunelor în înțelegerea materialului

Metode și tehnici: elevii își pregătesc întrebările, exemplele lor de observare a ecourilor, sunete cu o sonoritate diferită și tonuri în natură, rezolvând probleme de calitate pe legea reflecției.

6. Etapa de consolidare a materialului educațional

obiectiv:   pentru a asigura în timpul consolidării o creștere a nivelului de înțelegere a materialului studiat, profunzimea înțelegerii.

Pentru a consolida și aprofunda cunoștințele acumulate, se folosește un carnet de lucru: nr. 000, 259, sarcinile vă permit să puneți în practică cunoștințele teoretice,

Etapa a 7-a. provocare.

Obiectivele profesorului	Obiectivele studenților	Criterii de succes execuție d / s	Metode și tehnici
Oferiți elevilor o înțelegere a scopului, conținutului și modalităților de a face temele	D / s: § 47-48, atribuire, R. T. No. 000 - alocare experimentală permite elevilor să-și dezvolte abilitățile creative, să lucreze cu E.P. - să aleagă singur nivelul de dificultate și să-și evalueze puterea în studierea materialului.	Cunoaște caracteristicile fiziologice și fizice ale sunetului, formulează corect legea reflecției, oferă exemple de contabilitate și aplicarea reflecției în natură și tehnologie.	Trei niveluri de teme: minim standard, crescut (ridica exemple de sunete de diferite înălțimi găsite în viața sălbatică), creativ (misiune 260 R. T.)

Sarcina nivelului creativ este oferită celor care consideră că pot lucra în mod independent.

8 etapa. Rezumatul lecției și reflecția

obiectiv:   oferă o evaluare calitativă a activității clasei și a elevilor individuali; inițiază reflecția elevilor asupra motivației activităților lor și interacțiunea cu profesorul și colegii de clasă

Profesor.   Deci, pentru a rezuma lecția noastră. Acum știm care sunt tonul, volumul și timbrul sunetului și ce cantități fizice sunt caracterizate, că reflectarea sunetului se supune unei anumite regularități și poate duce la observarea unui fenomen precum ecoul și, de asemenea, a luat cunoștință de considerarea și aplicarea reflecției sunetului în tehnologie.