Diffraction du son en quoi il consiste, exemples, applications

La diffraction C'est le phénomène qui se produit lorsque le son est incurvé et se propage autour d'une ouverture ou d'un obstacle. Il est commun à toutes les vagues: lorsque l'onde sonore atteint une ouverture ou un obstacle, les points de son avion deviennent des sources et émettent d'autres diffractions diffracées.

Le son est précisément une vague de pression qui se propage dans l'air et aussi dans l'eau et les solides. Contrairement à la lumière, qui est également une onde, le son ne peut pas se propager à cause du vide. C'est parce que la lumière fonctionne complètement différemment: c'est une onde électromagnétique.

Figure 1. Onde plate affectant l'emplacement et diffractant. Source: Pixabay

La clé du phénomène de diffraction est la taille de l'obstacle par rapport à la longueur d'onde: la diffraction est plus intense lorsque l'obstacle a des dimensions comparables à la longueur d'onde.

Dans le son, la longueur d'onde est de l'ordre des mètres, tandis que celui de la lumière est de l'ordre des centaines de nanomètres. Alors que le son a une échelle humaine, la lumière a une échelle de microbe. 

Cette énorme différence dans l'échelle de la longueur d'onde entre le son et la lumière est derrière le fait que nous pouvons entendre une conversation après un coin sans que nous puissions observer ceux qui parlent.  

Et c'est que le son est capable de se courber dans le coin, tandis que la lumière est encore droite. Ce phénomène de courbure dans la propagation de l'onde sonore est précisément la diffraction du son.

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Sonner

Le son est compris comme les ondes de pression voyageant dans les airs et qui sont comprises dans la gamme audible.

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La gamme audible pour l'oreille d'un jeune humain et aucun problème auditif se situe entre 20 Hz et 20 000 Hz. Cette marge se rétrécit généralement avec l'âge.

Les tons ou les fréquences faibles se trouvent entre 20 h et 256 Hz. Les tons du milieu entre 256 Hz à 2000 Hz. Et les tons aigus sont ceux entre 2 kHz à 20 kHz.

La vitesse du son dans la pression atmosphérique de 1 atm et à 0 ° C est de 331 m / s. La relation entre la vitesse V de propagation d'une onde avec sa longueur d'onde λ et sa fréquence F est la suivante:

V = λ⋅f

De cette relation, nous avons que la longueur d'onde a les plages suivantes:

- Tons bas: 16,5 m à 1,3 m.

- Tons moyens: 130 cm à 17 cm.

- Tons élevés: 17 cm à 1,7 cm.

Exemples de diffraction sonore

La porte ouverte d'un auditorium

Un auditorium ou une salle de concert est généralement une enceinte fermée avec des murs qui absorbent le son empêchant sa réflexion.

Cependant, si la porte de l'auditorium est ouverte, le concert peut être entendu sans problème, même lorsque l'orchestre reste hors de vue.

Si vous êtes à la tête de la porte, la gamme complète des sons peut être perçue. Cependant, si vous êtes d'un côté, des sons sérieux seront entendus, tandis que les aigus ne. 

Les sons sérieux ont une longue longueur d'onde et c'est pourquoi ils peuvent entourer la porte et être entendus derrière. Tout est dû au phénomène de diffraction.

Derrière la boîte d'un haut-parleur

Un haut-parleur ou un haut-parleur émet une large gamme de longueurs d'onde. La boîte du haut-parleur est en soi un obstacle qui produit un ombre son derrière elle. 

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Cette ombre de son est claire pour les hautes fréquences, qui ne peuvent pas être entendues derrière le haut-parleur, tandis que la basse et la partie des bas peuvent écouter car elles font le tour de l'appareil.

L'expérience précédente fonctionne mieux dans un espace ouvert, car il doit.

Le groupe de musiciens dans la rue

Un groupe de musiciens qui jouent dans la rue peuvent être entendus dans une rue Cross à partir de laquelle les artistes ne peuvent pas être vus.

La raison, comme nous l'avons déjà dit, est que la direction sonore est capable de courbes et de traverser le coin, tandis que la lumière se déplace en ligne droite.

Cependant, cet effet n'est pas le même pour toutes les longueurs d'onde. Onde longue.

Pour cette raison dans la Cross Street, d'où les musiciens ne sont pas divisés, les instruments aigus tels que les trompettes et les violons ne sont pas bien entendus, tandis que les tambours et les tambours sont entendus plus clairement.

Figure 2. Diffraction du son dans une rue. Source: auto-faite

De plus, les tons faibles à longues longues longueurs d'onde sont moins atténus.

Animaux qui utilisent les basses fréquences

Les éléphants émettent une très basse fréquence et des vagues d'ondes de longueur d'onde très longues pour communiquer avec leurs pairs à de grandes distances. Les baleines le font également, ce qui permet également une bonne communication de distance.

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Applications de diffraction sonore

Augmentation de la zone d'audition

Pour qu'un haut-parleur ait une vaste zone d'audience, la largeur du klaxon doit être inférieure à la longueur d'onde du son qui émet. 

Il y a une conception de klaxon spécifique qui tire parti de la diffraction du son: c'est la corne de dispersion.

On pense généralement que plus le diaphragme de la corne est élevé, il couvre plus. Cependant, dans le klaxon de dispersion, le diaphragme est petit et sa forme est ce qui fait que le son s'étend en profitant du phénomène de diffraction du son. 

La forme du klaxon est comme un klaxon ou une sortie rectangulaire de taille inférieure que les longueurs d'onde qu'il émet.

L'installation correcte de ce type de haut-parleurs se fait avec le côté court de la bouche rectangulaire horizontalement et le côté long verticalement. De cette façon, une plus grande amplitude de couverture horizontale et de directionnalité du son parallèle au sol est obtenue.

Les références

1. Physique / acoustique / propagation sonore. Récupéré de: est.Wikibooks.org
2. Buildedia. Diffraction. Récupéré de: construmatique.com
3. Diffraction (son). Récupéré de: esacademique.com
4. La classe de physique. Diffraction des ondes sonores. Récupéré de: PhysicsClassroom.com
5. Wikipédia. Diffraction (son). Récupéré de Wikipedia.com