Diffraction du son ce qui est, exemples, applications

La diffraction son C'est la propriété que les ondes doivent fléchir sur les bords des obstacles ou des ouvertures de taille égaux ou inférieurs à leur longueur d'onde et continuer à se propager. Ce faisant, ils se déforment et à quel point l'ouverture à travers laquelle ils passent est plus petite, plus cette distorsion sera grande.

Cette propriété est facile à vérifier à l'aide d'un seau d'onde, qui se compose d'un plateau plein d'eau et d'une source qui génère les vagues placées à une extrémité. La source peut être aussi simple qu'un groupe de métal vibrant.

Figure 1. Modèles de diffraction des vagues. Source: Stilleur Beobachter d'Ansbach, Allemagne [CC par 2.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 2.0)]

Lorsque la source est activée, un front d'onde est généré qui se déplace dans le plateau et qu'un obstacle peut être déposé avec une ouverture au milieu. Les vagues seront fixées pour surmonter l'ouverture et suivre leur chemin, mais leur forme aura changé en fonction de la taille de la fente, pour déployer une fois ce passé.

L'image suivante montre le même front d'onde passant par deux ouvertures différentes.

Figure 2. Si l'ouverture est petite, les vagues connaissent une plus grande diffraction. Source: Jimregan à IN.wikiBooks [cc by-sa 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]]

Lorsque l'ouverture est réduite, l'onde s'élargit et courbée sensiblement. D'un autre côté, si l'ouverture est plus élevée, la déformation ressentie par l'onde est beaucoup plus faible. La vague continue d'avancer, mais elle ne s'étend pas ou ne dépasse pas autant.

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Exemples

Les vagues susmentionnées se sont formées dans l'eau d'un plateau simple. À une échelle beaucoup plus grande, la diffraction des vagues autour des îles de la figure 1, car la distance entre elles est de l'ordre de la longueur d'onde de la même. Ceci est la clé pour comprendre le phénomène de diffraction.

Comme cela se produit dans l'océan, le son et la lumière éprouvent également une diffraction, bien que bien sûr la lumière nécessite des ouvertures beaucoup plus petites, car les longueurs d'onde de la lumière visible se situent entre 400 et 700 nanomètres ou le métro Meter Me.

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Par exemple, de très petites particules de l'atmosphère agissent comme des obstacles pour la lumière à la diffraction, provoquant des anneaux autour d'objets très brillants tels que la lumière et le soleil.

Les ondes sonores sont plutôt facilitées, car leur longueur d'onde est l'ordre des compteurs, il suffit donc de se produire des ouvertures de la taille des portes et des fenêtres.

La diffraction est une propriété unique des vagues. Imaginez un instant qu'au lieu de l'eau, c'était un jet de billes ce qui s'est passé à travers les ouvertures.

Le jet de billes continuera de se déplacer en ligne droite, au lieu de se disperser immédiatement dans l'espace disponible, comme le font les vagues. Certainement les particules matérielles au niveau macroscopique ne subissent pas de diffraction, mais les électrons, toujours en masse, peuvent le faire.

C'est pourquoi chaque phénomène physique qui se manifeste par la diffraction doit être un type ondulé. Les deux autres propriétés caractéristiques sont les interférences et la polarisation, étant la réfraction et la réflexion applicables également aux particules de matière.

Apprécier la diffraction solide

Une personne peut en parler à une autre même s'il y a une pièce entre les deux et que nous pouvons écouter de la musique et des voix d'autres endroits, car les longueurs d'onde sont comparables ou supérieures aux objets quotidiens.

Lorsque vous êtes dans une pièce adjacente à un autre où la musique sonne, les tons les plus sérieux sont mieux entendus. Cela est dû au fait qu'ils ont des longueurs d'onde plus longues que celles aiguës, plus ou moins des dimensions des portes et des fenêtres, ils n'ont donc aucun inconvénient à diffracter, voir la figure suivante.

figure 3. Pour la même ouverture, les ondes dont la longueur d'onde est comparable en taille est plus diffract. Source: auto-faite.

La diffraction permet également à la voix des gens d'être entendus avant de les voir et de trébucher.

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Le son se reflète également assez bien sur les murs, donc les deux propriétés sont combinées pour faire du double son.

Le son du tonnerre au loin permet de distinguer les éloignés des plus proches car ces derniers sont perçus nets et secs, plus comme des clics et moins de grondement, car les hautes fréquences (celles des sons les plus aigus) sont toujours présents.

D'un autre côté, un grondement de tonnerre lointain et sont plus sérieux, grâce aux basses fréquences avec de longues longueurs de vagues peuvent échapper aux obstacles et voyager plus loin. Les composants les plus aigus sont perdus en cours de route car leur longueur d'onde est plus petite.

Applications

Diffraction des ondes radio

Vous aurez sûrement remarqué en traversant la ville ou par des zones montagneuses que la réception de certaines stations de radio est disparue ou perd de la qualité pour réapparaître plus tard.

Les ondes radio peuvent se déplacer en raison de grandes distances, mais elles éprouvent également une diffraction lorsqu'ils trouvent des bâtiments dans la ville ou d'autres obstacles tels que les collines et les montagnes.

Heureusement grâce à la diffraction, ils peuvent sauver ces obstacles, surtout si la longueur d'onde est comparable à leur taille. Une plus grande longueur d'onde, la vague est plus susceptible de pouvoir surmonter l'obstacle et de suivre son chemin.

Selon le groupe dans lequel il est, une station peut avoir une meilleure réception qu'un autre. Tout dépend de la longueur d'onde, qui est liée à la fréquence et à la vitesse telles que:

C = λ.F

Dans cette équation c C'est la vitesse, λ est la longueur d'onde et F C'est la fréquence. Les ondes électromagnétiques se déplacent environ 300.000 km / s la vitesse de la lumière sous vide.

Meilleurs mer de réception

De sorte que les stations de la bande AM dont les fréquences se trouvent dans la plage de 525-1610 kHz sont plus susceptibles de subir une diffraction que celles de la gamme FM avec 88-108 MHz.

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Un calcul simple avec l'équation précédente démontre que les longueurs d'onde AM se situe entre 186 et 571 m, tandis que pour les stations FM, ces longueurs se situent entre 2.8 et 3.4 m. Les longueurs d'onde des stations FM sont plus proches de la taille des obstacles tels que les bâtiments et les montagnes.

Diffraction légère

Lorsque la lumière traverse une fente étroite, au lieu d'observer de l'autre côté une région éclairée entière, ce qui est vu est un motif caractéristique composé d'une zone centrale claire, flanquée de bandes sombres alternant avec des bandes lumineuses plus étroites.

En laboratoire, une vieille feuille de rasoir à l'ancienne et un faisceau de lumière monochromatique d'un laser permet d'apprécier ce modèle de diffraction, qui peut être analysé avec un logiciel d'image.

La lumière éprouve également une diffraction lorsqu'elle traverse plusieurs ouvertures. Un dispositif utilisé pour analyser le comportement de la lumière lors de cela est la grille de diffraction, qui se compose de nombreuses fentes parallèles également séparées.

La grille de diffraction est utilisée dans la spectroscopie atomique pour analyser la lumière des atomes, et c'est aussi la base de la création d'hologrammes tels que ceux trouvés dans les cartes de crédit.

Les références

1. Giancoli, D.  2006. Physique: principes avec applications. 6e. Ed Prentice Hall. 313-314.
2. SERAY, R., Jewett, J. (2008). Physique pour la science et l'ingénierie. Volume 1. 7e. Élégant. Cengage Learning. 1077-1086.
3. Tippens, P. 2011. Physique: concepts et applications. 7e édition. McGraw Hill. 441-463.
4. Wilson, J. 2011. Physique 12. Pearson Education. 250-257
5. Wikipédia. Diffraction. Récupéré de: dans.Wikipédia.org.