Интерференция звуковых волн.

Интерференция, это суммирование давления звуковых волн в среде их распространения, проявляется как усиление или ослабление звука одинаковой частоты (Рис.12).

Чаще всего интерференция возникает в помещениях. Так как именно в них за счет отражений в каждую точку помещения приходит как прямая звуковая волна, так и отраженные звуковые волны, приходящие с различных направлений, и, следовательно, с различными фазовыми сдвигами.

Сдвиг фаз при сложных звуковых колебаниях приводит к сложению одних гармоник сложного колебания и вычитанию других. Таким образом, в каждой точке помещения формируется так называемый «гребенчатый фильтр». Причем в каждой точке помещения другой. Это приводит к изменению тембра звука в зависимости от положения источника и приемника в помещении.

Это явление существует во всех помещениях вне зависимости от их размеров и конфигурации. Слушателями, как правило, явление не фиксируется. За исключением случаев, так называемых стоячих волн, которые возникают, если в помещении есть параллельные поверхности достаточной протяженности (пол и потолок, левая и правая стены и т.п.).

Дифракция звуковых волн.

Дифракцией звуковых волн называется способность звуковых волн огибать препятствия, размер которых соизмерим или меньше длинны звуковой волны. Если препятствия соизмеримы или меньше длинны волны звука λ, то звуковые волны способны огибать препятствие, и за этим препятствием будет возникать звуковое поле, которое будет слышать слушатель, находящийся за препятствием.

Аналогичная картина создается вблизи границы препятствия. Причем препятствие огибают колебания с длиной волны соизмеримой или большей расстояния от края препятствия.

Если препятствие равно длине волны звука λ, или больше длины волны λ, то звук либо частично, либо полностью не может огибать препятствие, и за ним будет образовываться более или менее протяженная звуковая тень. Величина тени будет зависеть от отношения длины звуковой волны и геометрического размера препятствия или длины звуковой волны и расстояния от края препятствия. Во всех случаях глубина акустической тени созданной препятствием растет с ростом частоты.

Таким образом, слушатель, находящийся в акустической тени будет слышать искаженный тембр с подавленными высокочастотными составляющими. В случае очень больших (в пять, десять раз больших), по сравнению с длинной волны размеров сразу за препятствием вовсе не будет образовываться звуковое поле. В этом случае слушатель, находящийся за препятствием, не будет слышать звук. Конечно, все это справедливо только в так называемом «свободном поле», то есть в звуковом поле без отражений. Иначе звуковые волны могут приходить к слушателю, минуя препятствие. Поэтому, рекомендуется в кинозалах пол делать с подъемом от экрана и громкоговорители располагать выше уровня головы (Рис.13).

Это свойство характерно не только для звуковых волн, но и для любых других волн, например для радиоволн.

Пример. Средняя величина диаметра головы человека 0,2 м. Значит, для длин волн в десять раз меньших этого размера

м

за головой образуется акустическая тень. То есть звуки с частотами

Гц

за головой будут маскироваться головой.

С ростом длины волны и уменьшением частоты размер акустической тени будет уменьшаться. Голова не создаст акустической тени для звуков с длиной волны в десять раз большей диаметра головы

м.

Иначе говоря, звуки с частотами ниже

Гц

препятствия в виде головы «не заметят».

В диапазоне частот от 170 Гц до 17000 Гц акустическая тень растет с ростом частоты и, следовательно, ухудшается восприятие этих составляющих зрителями залов кинотеатров.