NHIỄU XẠ ÂM THANH: NÓ BAO GỒM NHỮNG GÌ, VÍ DỤ, ỨNG DỤNG - VẬT LÝ - 2026

Các âm thanh nhiễu xạ là hiện tượng xảy ra khi đường cong âm thanh và phân tán xung quanh một mở hoặc chướng ngại vật. Đó là điều chung cho tất cả các sóng: khi sóng âm thanh đến một khe hở hoặc một chướng ngại vật, các điểm trên mặt phẳng của nó trở thành nguồn và phát ra các điểm nhiễu xạ khác.

Âm thanh chính xác là một sóng áp suất truyền trong không khí và cũng truyền qua nước và chất rắn. Không giống như ánh sáng, cũng là sóng, âm thanh không thể truyền trong chân không. Điều này là do ánh sáng hoạt động hoàn toàn khác - nó là sóng điện từ.

Hình 1. Sóng phẳng tới rãnh và nhiễu xạ. Nguồn: pixabay

Chìa khóa của hiện tượng nhiễu xạ là kích thước của vật cản so với bước sóng: nhiễu xạ càng mạnh khi vật cản có kích thước tương đương với bước sóng.

Trong âm thanh, bước sóng theo thứ tự mét, trong khi của ánh sáng theo thứ tự hàng trăm nanomet. Trong khi âm thanh có quy mô con người, ánh sáng có quy mô vi khuẩn.

Sự khác biệt rất lớn trong thang bước sóng giữa âm thanh và ánh sáng là đằng sau thực tế là chúng ta có thể nghe một cuộc trò chuyện xung quanh một góc mà không thể quan sát những người đang trò chuyện.

Và đó là âm thanh có khả năng uốn quanh góc, trong khi ánh sáng tiếp tục đi thẳng. Hiện tượng cong trong quá trình truyền sóng âm chính là hiện tượng nhiễu xạ âm thanh.

Âm thanh

Âm thanh được hiểu là các sóng áp suất truyền trong không khí và được bao gồm trong phạm vi nghe được.

Phạm vi nghe được đến tai của người trẻ bị khiếm thính là từ 20 Hz đến 20.000 Hz. Phạm vi này có xu hướng thu hẹp theo độ tuổi.

Âm thấp hoặc tần số nằm trong khoảng 20 Hz đến 256 Hz. Âm trung từ 256 Hz đến 2000 Hz. Và âm cao là những âm từ 2 kHz đến 20 kHz.

Tốc độ của âm thanh trong không khí ở áp suất khí quyển 1 atm và 0º C là 331 m / s. Mối quan hệ giữa tốc độ v truyền của sóng có bước sóng λ và tần số f của nó là:

v = λ⋅f

Từ mối quan hệ này, chúng ta có bước sóng có các khoảng sau:

- Âm thấp: 16,5 m đến 1,3 m.

- Âm trung: 130 cm đến 17 cm.

- Âm cao: 17 cm đến 1,7 cm.

Ví dụ về nhiễu xạ âm thanh

Cánh cửa mở của một thính phòng

Thính phòng hay phòng hòa nhạc nói chung là một không gian kín với các bức tường hấp thụ âm thanh, ngăn cản sự phản xạ của âm thanh.

Tuy nhiên, nếu cửa khán phòng mở, buổi hòa nhạc có thể được nghe thấy mà không gặp vấn đề gì, ngay cả khi dàn nhạc vẫn khuất.

Nếu bạn ở ngay trước cửa, bạn có thể nghe thấy đủ loại âm thanh. Tuy nhiên, nếu để sang một bên, âm trầm sẽ nghe được, còn âm bổng thì không.

Âm thanh trầm có bước sóng dài và do đó có thể bao quanh cánh cửa và nghe thấy đằng sau nó. Tất cả là do hiện tượng nhiễu xạ.

Phía sau một hộp loa

Loa hoặc loa phát ra dải bước sóng rộng. Hộp loa tự nó là một chướng ngại vật tạo ra bóng âm thanh đằng sau nó.

Bóng âm thanh này rõ ràng đối với các tần số cao, không thể nghe thấy phía sau loa, trong khi âm trầm và một phần ở giữa có thể nghe thấy do chúng lật ngược thiết bị.

Thử nghiệm trên hoạt động tốt nhất trong không gian mở, vì phải tính đến âm thanh có thể bị phản xạ khỏi tường và các vật thể khác, cho phép nghe thấy tất cả các âm ngay cả sau hộp loa.

Ban nhạc đường phố

Một ban nhạc chơi trên đường phố có thể được nghe thấy từ một đường ngang mà từ đó không thể nhìn thấy các nghệ sĩ.

Lý do, như chúng ta đã nói trước đây, là hướng của âm thanh có thể bẻ cong và đi qua góc, trong khi ánh sáng truyền theo đường thẳng.

Tuy nhiên, hiệu ứng này không giống nhau đối với tất cả các bước sóng. Những sóng dài bị nhiễu xạ hoặc gấp đôi so với bước sóng ngắn.

Vì lẽ đó, ở phố ngang, từ chỗ không nhìn thấy các nhạc công, không thể nghe rõ các nhạc cụ cao vút như kèn, violon, trong khi trống và trống trầm lại nghe rõ hơn.

Hình 2. Nhiễu xạ âm thanh trên đường phố. Nguồn: tự làm

Ngoài ra, các âm tần số thấp có bước sóng dài sẽ giảm dần theo khoảng cách so với các âm tần số cao có bước sóng ngắn.

Động vật sử dụng tần số thấp

Voi phát ra sóng hạ âm tần số rất thấp, bước sóng rất dài để liên lạc với đồng loại của chúng trong khoảng cách rất xa. Cá voi cũng vậy, điều này cũng cho phép chúng giao tiếp tốt ở khoảng cách xa.

Các ứng dụng của nhiễu xạ âm thanh

Tăng khu vực thính giác

Để loa có vùng nghe lớn, chiều rộng của loa phải nhỏ hơn bước sóng của âm mà nó phát ra.

Có một thiết kế sừng cụ thể tận dụng sự nhiễu xạ âm thanh: đó là sừng phân tán.

Người ta thường tin rằng màng chắn của sừng càng lớn thì càng có nhiều diện tích hơn. Tuy nhiên, ở loa kèn phân tán, màng loa nhỏ và hình dạng của nó chính là yếu tố khiến âm thanh khuếch đại, lợi dụng hiện tượng nhiễu xạ âm thanh.

Hình dạng của chiếc sừng giống như một cái miệng hình chữ nhật hoặc chiếc sừng đầu ra nhỏ hơn bước sóng mà nó phát ra.

Việc lắp đặt đúng loại loa này được thực hiện với cạnh ngắn của miệng hình chữ nhật theo chiều ngang và cạnh dài theo chiều dọc. Bằng cách này, đạt được độ rộng lớn hơn của phạm vi phủ sóng ngang và hướng của âm thanh song song với mặt đất.

Người giới thiệu

1. Vật lý / Âm học / Sự lan truyền của âm thanh. Được khôi phục từ: es.wikibooks.org
2. Construpedia. Nhiễu xạ âm thanh. Phục hồi từ: construmatica.com
3. Sự nhiễu xạ (âm thanh). Phục hồi từ: esacademic.com
4. Phòng học vật lý. Sự nhiễu xạ của sóng âm thanh. Phục hồi từ: Physicsclassroom.com
5. Wikipedia. Sự nhiễu xạ (âm thanh). Khôi phục từ wikipedia.com