5 Отражение и преломление звуковых волн
В предыдущих разделах были рассмотрены основные закономерности распространения звуковых волн в однородной среде. Однако на практике очень часто возникают ситуации, когда на пути звуковой волны, распространяющейся в одной среде (например, в воздухе) встречается граница с другой средой (жидкостью, твердым телом и так далее). Так происходит, например, при распространении звуковых волн в помещении, когда волны, излученные источниками звука, достигают поверхности стен, пола, потолка и различных объектов, расположенных внутри помещения. Так как при этом свойства среды (скорость звука и волновое сопротивление) резко изменяются, то звуковые волны меняют направление распространения и амплитуду: происходит отражение и преломление звука.
Отраженные
волны оказывают существенное влияние на звуковое поле в помещении, в частности,
на уровень шума, на качество восприятия музыки и речи.
Звуковые
волны, прошедшие через границу раздела сред (поглощенные поверхностью),
представляют собой вынужденные колебания, поэтому их частота совпадает с
частотой падающей волны. Однако длина волны при прохождении через границу
изменяется и, следовательно, меняется направление распространения волны:
происходит преломление или рефракция. Исследование
закономерностей прохождения звуковых волн через границу двух сред также имеет
важное практическое значение для акустики помещений, так как именно эти
закономерности определяют процессы звукоизоляции и звукопоглощения.
Рассмотрим простейшие случаи отражения плоской звуковой волны от плоской границы раздела двух сред и прохождения звука через плоский однородный слой материала.