پراش صوتی

بازتابش ، شكست و پراش فیزیك امواج صوتی عینا مانند بازتاب ، شكست و پراش نور صورت میگیرد. زیرا آثار امواج نوری از بسیاری جهات شباهت به آثار امواج صوتی دارند و تنها فرق موجود این است كه طول موج فیزیك امواج نورانی نسبت به طول موج فیزیك امواج صوتی بسیار كوچك میباشد. ولی قوانین هندسی آنها كاملا با هم شباهت دارد.
وقتی كه بین منبع صوت و گوش مانعی قرار دهیم بر حسب بزرگی و كوچكی مانع نسبت به طول موج ، ممكن است آثار مختلف پیدا شود. اگر فیزیك امواج صوتی به جدار محكمی كه در آن سوراخی تعبیه شده است برخورد كنند، قسمتی از فیزیك امواج كه به سطح دیواره برخورد میكنند منعكس میگردند و قسمت دیگر كه به لبه جداره و یا به لبه سوراخ برخورد میكنند ممكن است پراشیده شوند.
● مشاهده پدیده تفرق در زندگی روزمره
پدیده تفرق فیزیك امواج صوتی در مشاهدات روزانه ما زیاد است. مثلا وقتی اشخاص در مقابل دهنه بوقی شكل بلندگو واقع میشوند، آنهایی كه در وسط و در نزدیكی محور قرار دارند، تمام صداها را میشنوند، ولی آنهایی كه در اطراف محور و خارج از میدان بوق شده‌اند فقط آن كلمات و با قسمتی از موزیك را میشنوند كه با صدای بم ادا نشده باشد. همچنین وقتی دو نفر در اطاقی مكالمه میكنند اگر در دیوار مشترك با اطاق مجاور ، سوراخ كوچكی باشد ممكن است صدای آنها را در اتاق مجاور تشخیص داد. در صورتیكه اگر درب همان دو اطاق باز باشد آنكه در همسایگی واقع است ممكن است درست صدای مكالمه در همان اطاق مجاور را بخوبی و مانند سابق نشنود.
همینطور وقتی كه در سینما یا تئاتر پشت سر شخص چاق یا قد بلندی بنشینم ، به گونه‌ای كه مشاهده صحنه برای ما مقدور نباشد باز صدای آرتیستها را میشنویم. فیزیك امواج صوتی كه به بدن آن شخص میرسند قسمتی جذب شده و قسمتی منعكس میگردند و قسمتی كه به حدود اطراف بدن او برخورد میكنند، به واسطه پدیده پراش در پشت سر او در هر نقطه كه گوش ما قرار گیرد قابل شنیدن میباشند.
● یك آزمایش ساده
قطعه‌ای از نمد را كه تقریبا به مساحت یك متر مربع باشد اختیار كنید و در وسط آن سوراخی به قطر ۱۵ سانتی متر ایجاد نمائید. اگر یك فرفره آلمانی (نوعی فرفره است كه در جدار آن چند سوراخ وجود دارد، وقتی كه میچرخد، تولید صدا میكند) را در فاصله ۳۰ سانتی متری از سوراخ بچرخانیم در هر جایی كه در پشت نمد قرار گیریم صدای آن به آهستگی و به طور یكنواخت شنیده میشود. و اگر خود را در مقابل سوراخ طوری قرار دهیم كه فرفره را با چشم خود ببینیم، صدای آن از وقتی كه خود را در جای دیگر قرار دهیم بلندتر شنیده نمیشود. تنها وقتی در ناحیه پشت قطعه نمد صدای قویتر شنیده میشود كه نمد را از میان برداریم و این مطلب برای این است كه در صورت اخیر انرژی صوتی بیشتری در گوش ما داخل میشود.
اگر بجای فرفره ، یك ساعت جیبی قرار دهیم (طول موج امواجی كه ساعتها تولید میكنند از یك الی هشت سانتی متر تغییر میكند) در این حالت برای اینكه صدای تیك تیك آن را در پشت قطعه نمد بشنویم باید خود را در روی محور قرار دهیم، به گونه‌ای كه ساعت از پشت نمد قابل رویت باشد. وقتی كه این شرط حاصل شد‌، صدای آن عینا مانند وقتی شنیده میشود كه نمد وجود نداشته باشد و چون در خارج محور واقع باشیم صدای ساعت تقریبا دیگر شنیده نمیشود.
● شرایط پراش
فرض كنید فیزیك امواج صوتی به سطح دیواری كه سوراخی در آن تعبیه شده است، برخورد میكنند. امواج صوتی را با طول موج معینی در نظر میگیریم. هرگاه طول موج نسبت به قطر سوراخ بزرگ باشد، چون طبقه متراكم (موج) به دیوار برسد، قسمت كوچكی از آن كه از سوراخ عبور میكند خود مانند مركز صوت شد. و با آن طرف جدار طبقات كروی متراكم و منبسط ، پشت سر هم بمركز سوراخ درست میشوند. نتیجه اینكه در پشت مانع در همه جا صدا وجود خواهد داشت.
برعكس اگر طول موج نسبت به قطر سوراخ كوچك باشد ، فیزیك امواج در حین عبور از سوراخ عینا به همان حالت باقی میمانند.
بدیهی است كه در این حالت قسمتی از موج تابشی كه با دیوار برخورد میكند، خود به خود حذف میگردد، و فقط قسمت مواجه با سوراخ از آن عبور می كند.
بنابراین در حالت اول ، در هر نقطه از پشت جدار كه واقع باشیم، صدای منبع آهسته‌تر ولی به یك اندازه شنیده میشود، در صورتی كه در حالت دوم ، فقط اگر در ناحیه مقابل سوراخ باشیم صدای منبع را به خوبی میشنویم و در خارج آن صدای منبع مسموع نیست. علت اینكه در حالت اول صدا آهسته‌تر شنیده میشود، آنست كه انرژی صوتی كه از سوراخ عبور میكند روی سطح كروی توزیع شده و ضعیف میگردد، در صورتی كه در حالت دوم تمام مقدار انرژی صوتی كه از سوراخ عبور میكند روی فیزیك امواج با سطوح كوچك در پشت مانع متمركز میباشند.

منبع : فیزیک آنلاین