Hali ya mgawanyiko ni tabia ya mawimbi yoyote kabisa, kwa mfano, mawimbi ya sumakuumeme au mawimbi juu ya uso wa maji. Nakala hii inazungumza juu ya utofauti wa sauti. Vipengele vya jambo hili vinazingatiwa, mifano ya udhihirisho wake katika maisha ya kila siku na matumizi ya binadamu hutolewa.
wimbi la sauti
Kabla ya kuzingatia mseto wa sauti, inafaa kusema maneno machache kuhusu wimbi la sauti ni nini. Ni mchakato wa kimwili wa kuhamisha nishati katika nyenzo yoyote bila kusonga maada. Wimbi ni mtetemo wa usawa wa chembe za maada ambazo huenea kwa wastani. Kwa mfano, katika hewa, vibrations hizi husababisha kuibuka kwa maeneo ya shinikizo la juu na la chini, wakati katika mwili imara, haya tayari ni maeneo ya mkazo na mkazo wa mkazo.
Wimbi la sauti hueneza kati kwa kasi fulani, ambayo inategemea sifa za wastani (joto, msongamano, na nyinginezo). Saa 20 oC hewani, sauti husafiri kwa takriban 340 m/s. Kwa kuzingatia kwamba mtu husikia masafa kutoka 20 Hz hadi 20 kHz, inawezekana kuamuasambamba kikomo wavelengths. Ili kufanya hivyo, unaweza kutumia fomula:
v=fλ.
Ambapo f ni marudio ya oscillations, λ ni urefu wao wa wimbi, na v ni kasi ya harakati. Ukibadilisha nambari zilizo hapo juu, inabadilika kuwa mtu husikia mawimbi yenye urefu wa mawimbi kutoka sentimita 1.7 hadi mita 17.
Dhana ya mseto wa wimbi
Mtengano wa sauti ni jambo ambalo sehemu ya mbele ya wimbi hujipinda inapokumbana na kizuizi kisicho na giza kwenye njia yake.
Mfano wa kuvutia wa kila siku wa kutofautiana ni ufuatao: watu wawili wako katika vyumba tofauti vya ghorofa na hawaoni. Mmoja wao anapompigia kelele mwenzake kitu, wa pili husikia sauti kana kwamba chanzo chake kiko kwenye mlango unaounganisha vyumba.
Kuna aina mbili za tofauti za sauti:
- Kuinama kuzunguka kizuizi ambacho vipimo vyake ni vidogo kuliko urefu wa mawimbi. Kwa kuwa mtu husikia mawimbi makubwa ya mawimbi ya sauti (hadi mita 17), aina hii ya mgawanyiko mara nyingi hupatikana katika maisha ya kila siku.
- Mabadiliko ya sehemu ya mbele ya wimbi inapopita kwenye shimo jembamba. Kila mtu anajua kwamba ukiacha mlango ukiwa wazi kidogo, basi kelele yoyote kutoka nje, inayopenya pengo nyembamba la mlango uliofunguliwa kidogo, hujaza chumba kizima.
Tofauti kati ya mtengano wa mwanga na ule wa sauti
Kwa vile tunazungumzia jambo lile lile, ambalo halitegemei asili ya mawimbi, fomula za utengano wa sauti ni sawa kabisa na za mwanga. Kwa mfano, wakati wa kupita kwenye mwanya wa mlango, mtu anaweza kuandika hali kwa kiwango cha chini sawa na ile ya kutofautisha. Fraunhofer kwenye pengo finyu, yaani:
dhambi(θ)=mλ/d, ambapo m=±1, 2, 3, …
Hapa d ni upana wa pengo la mlango. Fomula hii hubainisha maeneo katika chumba ambapo sauti kutoka nje haitasikika.
Tofauti kati ya sauti na utengano wa mwanga ni wa kiasi tu. Ukweli ni kwamba urefu wa wimbi la mwanga ni nanometers mia kadhaa (400-700 nm), ambayo ni mara 100,000 chini ya urefu wa mawimbi madogo ya sauti. Tukio la diffraction linaonyeshwa kwa nguvu ikiwa vipimo vya wimbi na vikwazo viko karibu. Kwa sababu hii, katika mfano ulioelezwa hapo juu, watu wawili, wakiwa katika vyumba tofauti, hawaoni, lakini wanasikia.
Mchanganyiko wa mawimbi mafupi na marefu
Katika aya iliyotangulia, fomula ya mgawanyo wa sauti kwa mpasuko imetolewa, mradi tu sehemu ya mbele ya wimbi ni bapa. Kutoka kwa formula inaweza kuonekana kuwa kwa thamani ya mara kwa mara ya d, pembe θ itakuwa ndogo, mawimbi mafupi λ yataanguka kwenye slot. Kwa maneno mengine, mawimbi mafupi hutofautiana mbaya zaidi kuliko marefu. Hii hapa ni baadhi ya mifano halisi ya kuunga mkono hitimisho hili.
- Mtu anapotembea kwenye barabara ya jiji na kufika mahali ambapo wanamuziki wanacheza, kwanza husikia masafa ya chini (besi). Anapokaribia wanamuziki, anaanza kusikia masafa ya juu zaidi.
- Mvumo wa radi, ambao ulitokea karibu na mtazamaji, unaonekana kwake kuwa juu sana (bila kuchanganyikiwa na ukali) kuliko safu ile ile makumi kadhaa ya kilomita mbali.
Maelezo ya madoido yaliyobainishwa katika mifano hii ni uwezo mkubwa wa masafa ya chini ya sauti kutawanyika na uwezo wao mdogo wa kufyonzwa ikilinganishwa na masafa ya juu.
Eneo la Ultrasonic
Ni mbinu ya uchanganuzi au mwelekeo katika eneo. Katika visa vyote viwili, wazo ni kutoa mawimbi ya ultrasonic (λ<1, 7 cm) kutoka kwa chanzo, kisha kuyaakisi kutoka kwa kitu kinachochunguzwa na kuchambua wimbi lililoonyeshwa na mpokeaji. Njia hii hutumiwa na mwanadamu kuchambua muundo mbovu wa nyenzo ngumu, kusoma topografia ya vilindi vya bahari, na katika maeneo mengine. Kwa kutumia eneo la ultrasonic, popo na pomboo husogeza angani.
Mtengano wa sauti na eneo la ultrasonic ni matukio mawili yanayohusiana. Kadiri urefu wa mawimbi unavyopungua, ndivyo inavyotofautiana zaidi. Zaidi ya hayo, azimio la ishara iliyopokelewa inategemea moja kwa moja juu ya urefu wa wimbi. Jambo la diffraction hairuhusu mtu kutofautisha kati ya vitu viwili, umbali kati ya ambayo ni chini ya urefu wa wimbi diffracted. Kwa sababu hizi, ni ultrasonic badala ya eneo la sonic au infrasonic ambalo linatumika.
