§ 52. Условия хорошего излучения звука

134

Гл. V. Интерференция волн

на частоту камертона, или же здесь играют роль еще какие-ни-

будь условия? Выяснением этого вопроса мы теперь и займемся.

Рассмотрим, чт´

о происходит около одной из ножек звучащего

камертона. При движении ножки в какую-либо сторону перед

ней образуется сжатие воздуха и, следовательно, повышение

Рис. 109.

Вид

на

ножку

камертона

сверху.

Жирной

стрелкой показано направле-

ние ее движения, а тонки-

ми стрелками — распростра-

нение волны сжатия вокруг

ножки

давления, а позади нее — разре-

жение воздуха и понижение дав-

ления. Благодаря этому перепа-

ду давления происходит вырав-

нивание давления (и плотности)

воздуха по обе стороны ножки

(рис. 109). Процесс выравнивания

давления распространяется с той

же скоростью, что и звуковая вол-

на, т. е. за полпериода он охваты-

вает пространство размером в пол-

волны. Размеры же камертонной

ножки гораздо меньше полуволны.

Поэтому образуемые ею сжатия и

разрежения воздуха очень сильно

ослабляются из-за выравнивания

давлений по обе ее стороны, а зна-

чит, сильно ослаблена и излучае-

мая волна. Мы приходим к выво-

ду, что для хорошего излучения

размеры тела должны быть не

малы по сравнению с длиной волны в окружающей среде.

Именно этим преимуществом обладает резонансный ящик, так

как его длина равна четверти волны и выравнивание давления

вокруг него гораздо меньше, чем вокруг камертонной ножки.

Легко сделать и еще одно заключение: колеблющееся тело лучше

излучает высокие частоты (для которых длина волны невелика по

сравнению с размерами тела), чем низкие, так как для длинных волн

выравнивание давления сказывается сильнее. Например, мембрана ди-

намического громкоговорителя диаметра около 15 см хорошо излучает

частоты, превышающие 2000 Гц, и плохо излучает низкие частоты.

Это портит тембр звука, и чтобы его улучшить, нужно затруднить

выравнивание давления по обе стороны мембраны для длинных волн.

С этой целью громкоговоритель закрепляют в отверстии, проделан-

ном в большой доске (рис. 110), которая удлиняет расстояние между

передней и задней поверхностями мембраны. При таком устройстве

излучение звуков с низкими частотами значительно усиливается.

Камертон плохо излучает не только потому, что невелико из-

лучение каждой ножки, но и потому, что обе ножки, расстояние

Гл. V. Интерференция волн

135

между которыми гораздо меньше длины волны, колеблются на-

встречу друг другу, т. е. в п р о т и в о ф а з е. Поэтому во всякой

точке окружающего воздуха волна, создаваемая одной ножкой

камертона, ослабляется вследствие интерференции с противо-

фазной волной от другой ножки.

Рис. 110.

Громкогово-

ритель,

вмонтирован-

ный в большую доску

Рис. 111.

Камертон

звучит сильнее, когда

одна ножка закрыта

Очевидно, уничтожив или, по крайней мере, ослабив излуче-

ние одной из ножек камертона, мы должны получить выигрыш

в интенсивности звука. И действительно, нетрудно убедиться,

что при закрывании одной ножки картонной трубочкой (рис. 111)

звук усиливается.

Как влияют на излучение данного колеблющегося тела свойства

окружающей среды?

При заданной частоте и амплитуде колебаний кинетическая энер-

гия частиц среды будет тем больше, чем больше их масса, т. е. чем

больше плотность среды. При тех же условиях потенциальная (упру-

гая) энергия будет тем больше, чем среда «жестче», т. е. чем меньше

ее сжимаемость. Следовательно, при заданной частоте и амплитуде

колебаний источника он создает тем более интенсивную волну, чем

больше плотность и упругость среды. Например, в воде колеблющая-

ся пластинка пошлет волну, в несколько тысяч раз более интенсивную,

чем при таких же колебаниях в воздухе.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: