Diffrazione del suono di cosa consiste, esempi, applicazioni

IL Diffrazione del suono È il fenomeno che si verifica quando il suono è curvo e si diffonde attorno a un'apertura o un ostacolo. È comune a tutte le onde: quando l'onda sonora raggiunge un'apertura o un ostacolo, i punti del suo piano diventano fonti ed emettono altri diffratti.

Il suono è precisamente un'onda di pressione che si diffonde attraverso l'aria e anche attraverso l'acqua e i solidi. A differenza della luce, che è anche un'onda, il suono non può diffondersi a causa del vuoto. Questo perché la luce funziona in modo completamente diverso: è un'onda elettromagnetica.

Figura 1. Onda piatta che colpisce lo slot e diffratto. Fonte: Pixabay

La chiave nel fenomeno della diffrazione è la dimensione dell'ostacolo in relazione alla lunghezza d'onda: la diffrazione è più intensa quando l'ostacolo ha dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda.

Nel suono, la lunghezza d'onda è dell'ordine dei metri, mentre quello della luce è dell'ordine delle centinaia di nanometri. Mentre il suono ha una scala umana, la luce ha una scala di un microbo. 

Questa enorme differenza nella scala della lunghezza d'onda tra il suono e la luce è dietro il fatto che possiamo sentire una conversazione dopo un angolo senza che possiamo osservare coloro che parlano.  

Ed è che il suono è in grado di curvare attraverso l'angolo, mentre la luce è ancora dritta. Questo fenomeno della curvatura nella diffusione dell'onda sonora è proprio la diffrazione del suono.

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Suono

Il suono è inteso come le onde di pressione che viaggiano attraverso l'aria e che sono comprese nella gamma udibile.

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La gamma udibile per l'orecchio di un giovane umano e nessun problema uditivo è compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz. Questo margine di solito si restringe con l'età.

I toni o le frequenze bassi sono tra le 8:00 e 256 Hz. I toni medi tra 256 Hz a 2000 Hz. E i toni acuti sono quelli tra 2 kHz a 20 kHz.

La velocità del suono nella pressione atmosferica di 1 atm e a 0º C è di 331 m/s. La relazione tra velocità v di propagazione di un'onda con la sua lunghezza d'onda λ e la sua frequenza F è il prossimo:

V = λ⋅f

Da questa relazione abbiamo che la lunghezza d'onda ha i seguenti intervalli:

- Toni bassi: da 16,5 m a 1,3 m.

- Toni medi: 130 cm a 17 cm.

- Toni alti: 17 cm a 1,7 cm.

Esempi di diffrazione del suono

La porta aperta di un auditorium

Un auditorium o una sala da concerto è generalmente un recinto chiuso con pareti che assorbono il suono che impedisce il suo riflesso.

Tuttavia, se la porta dell'auditorium è aperta, il concerto può essere ascoltato senza problemi, anche quando l'orchestra rimane fuori vista.

Se sei proprio alla testa della porta, è possibile percepire l'intera gamma di suoni. Tuttavia, se sei da un lato, verranno ascoltati suoni seri, mentre l'acuto no. 

Suoni seri hanno una lunga lunghezza d'onda ed è per questo che possono circondare la porta ed essere ascoltati dietro di essa. Tutto è dovuto al fenomeno della diffrazione.

Dietro la scatola di un altoparlante

Un altoparlante o un oratore emette una vasta gamma di lunghezze d'onda. La scatola dell'altoparlante è di per sé un ostacolo che produce un ombra suono dietro di lei. 

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Questa ombra del suono è chiara per le alte frequenze, che non possono essere ascoltate dietro l'altoparlante, mentre il basso e la parte delle calze possono ascoltare perché girano intorno al dispositivo.

L'esperimento precedente funziona meglio in uno spazio aperto, perché deve.

La band di musicisti per strada

Una banda di musicisti che suonano per strada può essere ascoltata da una strada incrociata da cui gli artisti non possono essere visti.

Il motivo, come abbiamo detto prima, è che la direzione del suono è in grado di curvare e attraversare l'angolo, mentre la luce viaggia in linea retta.

Tuttavia, questo effetto non è lo stesso per tutte le lunghezze d'onda. Onda lunga.

Per questo motivo in Cross Street, da dove i musicisti non sono divisi, strumenti acuti come trombe e violini non sono uditi bene, mentre la batteria e la batteria sono ascoltate più chiaramente.

figura 2. Diffrazione del suono su una strada. Fonte: sé realizzato

Inoltre, i toni di lunghezza d'onda lunga bassi sono meno attenuati.

Animali che fanno uso di basse frequenze

Gli elefanti emettono frequenza molto bassa e onde d'onda a lunghezza d'onda molto lunghe per comunicare con i loro coetanei a grandi distanze. Le balene lo fanno anche, il che consente anche una buona comunicazione a distanza.

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Applicazioni di diffrazione del suono

Aumento dell'area dell'udito

Affinché un oratore abbia una vasta area uditiva, la larghezza del corno deve essere inferiore alla lunghezza d'onda del suono che emette. 

C'è un design specifico del corno che sfrutta la diffrazione del suono: è il corno a dispersione.

Si ritiene generalmente che maggiore è il diaframma del corno, copre più area. Tuttavia, nel corno di dispersione il diaframma è piccolo e la sua forma è ciò che fa espandere il suono sfruttando il fenomeno della diffrazione del suono. 

La forma del corno è come un corno di bocca o un'uscita rettangolare di dimensioni inferiori rispetto alle lunghezze d'onda che emette.

L'installazione corretta di questo tipo di altoparlanti viene eseguita con il lato corto della bocca rettangolare orizzontale e il lato lungo verticalmente. In questo modo, si ottiene una maggiore ampiezza della copertura orizzontale e della direzionalità del suono parallelo al terreno.

Riferimenti

1. Fisica/acustica/propagazione del suono. Recuperato da: è.WikiBooks.org
2. Builddia. Diffrazione del suono. Recuperato da: costrutto.com
3. Diffrazione (suono). Recuperato da: Esacademico.com
4. La classe di fisica. Diffraction di onde sonore. Recuperato da: Physicsclassroom.com
5. Wikipedia. Diffrazione (suono). Recuperato da Wikipedia.com