1.9. ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА

Если звуковая волна встречает на своем пути какое-либо препятствие или другую среду с иными параметрами, то происходит отражение звуковой волны. Законы отражения звуковых волн аналогичны законам отражения световых волн: угол падения равен углу отражения (рис. 1.9).

Эффективность отражения характеризуют коэффициентом отражения. В акустике коэффициентом отражения называют отношение интенсивности отраженной звуковой волны к интенсивности падающей волны т. е. коэффициент отражения

Эффективность отражения зависит от степени различия акустических сопротивлений обеих сред: если падающая волна имеет звуковое давление то звуковое давление в отраженной волне

и удельные акустические сопротивления среды отражающей и среды, в которой рассматриваются явления отражения; модуль коэффициента отражения по давлению; сдвиг фаз в волнах давления при отражении.

При отражении получается сдвиг фаз между звуковыми давлениями падающей и отраженной волн. Если сопротивления обеих сред активны, то сдвиг фаз равен или нулю (когда сопротивление отражающей среды больше сопротивления первичной среды), или 180° (когда сопротивление отражающей среды меньше сопротивления первичной среды). Если одно или оба акустических сопротивления имеют реактивные составляющие, то сдвиг фаз получается между и 180°.

Коэффициент отражения по интенсивности определяется по формуле

Определим коэффициент отражения (по интенсивности звука) от границы раздела воздушных масс с температурами Берем данные из табл. 1.1 и подставляем их в формулу. Имеем

т. е. ничтожно малый коэффициент отражения.

В случае, когда отражение происходит от границы воздуха и водяного пара, коэффициент отражения составляет

т. е. отражается всей энергии.

Если отражение происходит от воды (пресной), то коэффициент отражения

т. е. отражается всей энергии.

Коэффициенты отражения зависят от угла падения звуковых волн, поэтому в таблицах обычно приводят величины диффузных коэффициентов отражения, измеренных для всевозможных углов падения волн и нормальных (для угла падения 90°).

Если сдвиг фаз по давлению при отражении равен нулю (акустическое сопротивление отражающей среды много больше акустического сопротивления первичной среды), то у границы раздела сред получается пучность звукового давления (рис. 1.10, а), а скорость колебаний будет иметь узел колебаний. При обратном соотношении акустических сопротивлений обеих сред сдвиг фаз для звукового давления получается равным границы раздела будут узел звукового давления (рис. 1.10, в) и пучность скорости колебаний.

Если сдвиг фаз при отражении по звуковому давлению отличается от и 180°, то узлы и пучности соответственно сдвигаются от поверхности раздела сред. На рис. 1.10, б показан случай сдвига фаз на 90°.