Теория:
Самое удивительное акустическое явление — это эхо.
Эхо (от лат. ēсhō — отголосок, отзвук, от греч. ἠχώ — звук, отзвук) — отражённая от твёрдых поверхностей звуковая волна, принятая наблюдателем.
На рисунке \(1\) звуковая волна, изображённая дугами синего цвета, отражается от стены, обозначенной серой линией и возвращается динамику с уменьшенной энергий, что показано дугами красного цвета. Это однократное эхо.
Рис. \(1\). Отражение звуковой волны от стены
Почему же мы не слышим эхо в небольшой квартире? Эхо возникает только в том случае, если создаваемый нами звук и звук отраженный от стен (пола или потолка) воспринимается отдельно друг от друга. Это может происходить только в том случае, когда интервал времени между воздействиями основного звука и отраженного звука на барабанную перепонку уха не менее \(0,06\) с.
Пример:
Услышит ли эхо человек, стоящий в комнате на расстоянии \(3\) м от стены?
- Звук распространяется со скоростью \(340~\frac{м}{с}\).
- Его путь составит \(3+3=6~м\) до стены и обратно относительно говорящего.
- Рассчитаем, через какое время звук вернётся по формуле равномерного движения волнового фронта:
; вычислим: с. - \(0,02~с<0,06~с\), поэтому условия для восприятия эха не будут выполняться.
А еще образованию эхо будут мешать любые находящиеся в комнате предметы, ведь они могут поглощать звук, а также отражать звуковые волны. В помещении с рыхлыми поверхностями - тканью, коврами, шторами, обоями - звук в основном поглощается. Из-за этого речь людей в помещении звучит разборчиво и чётко, так как не возникает эха.
Другое дело - большие пустые помещения, в них стены, пол и потолок находятся далеко друг от друга. В таких помещениях звуковых волны накладываются друг на друга в результате отражения от поверхностей помещения, и образуется гул. Избавиться от нежелательного явления можно, используя специальные материалы, поглощающие звук. Этими материалами облицовывают стены таких помещений.
Свойство звука — отражаться от гладких поверхностей используется при производстве рупора. Рупор обычно используют в местах скопления людей для усиления звука (рис. \(2\)).
Рис. \(2\). Громко говорящая через рупор
В конусообразном рупоре звуковые волны, отражаясь от стенок, перенаправляются узким потоком на дальние расстояния (рис. \(3\)). Рупоры использовались на кораблях для увеличения сигнала клаксона, на патефонах. По такому же принципу построен мегафон.
Рис. \(3\). Отражение звуковой волны в рупоре
Источники:
Рис. 1. Отражение звуковой волны от стены. 2021-08-24, https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/reflection-wave-sound-vector-echo-sonar-1510968239
Рис. 2. Громко говорящая через рупор.
Рис. 3. Отражение звуковой волны в рупоре. 2021-08-24, https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/old-megaphone-550682002