26. Отражение и преломление волн.

Преломление (рефракция) — изменение направления распространения волн электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами.

Отражение и преломление звуковых волн. Явления отражения и преломления возникают при переходе звуковых волн из среды с одной плотностью в среду с другой плотностью. Падающая на поверхность раздела сред волна отражается под углом, равным углу падения, если поверхность раздела гладкая. Шероховатость поверхности должна быть мала по сравнению с половиной длины звуковой волны. При шереховатости поверхности, соизмеримой с половиной длины волны и больше, ее отражение будет диффузное (рассеянное). Внутренние и наружные поверхности зданий и сооружений являются, как правило, для звука гладкими. Форма отражающей поверхности определяет характер отраженных волн.

Выпуклые поверхности увеличивают рассеяние звука тем больше, чем меньше радиус кривизны. При этом радиус кривизны должен быть больше половины длины волны.

Вогнутые поверхности могут уменьшать, сохранять или увеличивать рассеяние звука по сравнению с плоскими поверхностями в зависимости от положения центра кривизны по отношению к источнику звука, а также в зависимости от формы источника звука.

При переходе звуковой волны из среды с меньшей скоростью распространения звука в среду с большей скоростью при некотором угле падения она может полностью отразиться от поверхности раздела сред. Такой угол называют углом полного внутреннего отражения. Отражение волн внутренними поверхностями помещений приводит к выравниванию распределения звуковой энергии по всему объему помещения.

27. Дифракция волн.

Дифракцией звука называют изменение направления фронта звуковых волн при огибании препятствий, размеры которых меньше длины волны, или при прохождении через малые отверстия в преградах. Явление дифракции наблюдается и при падении звуковой волны на край препятствия.

Дифракция объясняется принципом Гюйгенса, согласно которому малое препятствие или отверстие является вторичным источником, распространяющим полусферическую волну. Дифракция зависит от частоты звука. Если размер отверстия близок к длине волны или больше ее, звуковая волна проходит через него, мало искажаясь.

Дифракция волн наблюдается независимо от их природы и может проявляться:

в преобразовании пространственной структуры волн. В одних случаях такое преобразование можно рассматривать как «огибание» волнами препятствий, в других случаях — как расширение угла распространения волновых пучков или их отклонение в определённом направлении;

в разложении волн по их частотному спектру;

в преобразовании поляризации волн;

в изменении фазовой структуры волн.

Дифракционные эффекты зависят от соотношения между длиной волны и характерным размером неоднородностей среды либо неоднородностей структуры самой волны. Наиболее сильно они проявляются при размерах неоднородностей сравнимых с длиной волны. При размерах неоднородностей существенно превышающих длину волны (на 3-4 порядка и более), явлением дифракции, как правило, можно пренебречь. В последнем случае распространение волн с высокой степенью точности описывается законами геометрической оптики. С другой стороны, если размер неоднородностей среды много меньше длины волны, то в таком случае вместо дифракции часто говорят о явлении рассеяния волн.