Akusztikus hullámvezető

Akusztikus hullámvezető  - a közegnek egy vagy két irányban falakkal vagy más közegekkel határolt szakasza, amelynek eredményeként a hullámok oldalirányú divergenciája megszűnik vagy csökken, így a hangterjedés a szakaszon kisebb csillapítással megy végbe, mint korlátlan számú homogén közeg.

Típusok

A mesterséges akusztikus hullámvezetők általában hangszigetelő falakkal körülvett csövek (pl. orgonasípok, szellőzőcsatornák, alagutak).

A természetes akusztikus hullámvezetők általában a közeg rétegei: például alacsony hangfrekvenciák esetén az óceán egy vízréteg formájában lévő hullámvezető, amelyet az egyik oldalon a talaj, a másikon a szabad vízfelület határol. Akusztikus hullámvezető a közeg függőleges réteges inhomogenitása révén is létrejöhet (például egy víz alatti hangcsatorna az óceánban): a hullámok kis szögben keresztezik azt a réteget, amelyben a hangsebesség minimális értéke van, visszafordulnak hozzá. a nagyobb hangsebességű szomszédos rétegekben bekövetkező fénytörés eredménye, mintha ezekről a rétegekről verődne vissza (lásd Hidroakusztika ). Ellentétben a csövekkel, amelyekben a hang egyenes vonalban terjed (a cső tengelye mentén), a rétegben lévő hang hengeresen széttartó vagy konvergens hullámok formájában is terjedhet.

Tulajdonságok

Az akusztikus hullámvezetőkben szerkezetük megváltoztatása nélkül terjedő hullámok egyetlen típusa a normál hullám ( módus ). A hangterjedés legegyszerűbb esetben egy réteget vagy téglalap alakú csövet kitöltő homogén, nem elnyelő közegben a normálhullám a hullámvezető mentén haladó (homogén normálhullám) vagy exponenciálisan lecsengő (nem egyenletes normálhullám) harmonikus hullám , ill. keresztirányú szinuszos állóhullám . Egy adott frekvencián a normálhullámok végtelen, diszkrét hullámhalmazt alkotnak, amelyek fázissebessége és keresztirányú csomóponti hangtérvonalak száma különbözik: minden normálhullámhoz e vonalak számával megegyező szám tartozik.

Egy akusztikus hullámvezetőben rétegzett inhomogén közeggel, mind mesterséges, mind természetes, diszkrét normál hullámhalmazok is vannak hasonló tulajdonságokkal. A hullámvezetőt kitöltő közeg rétegzett inhomogenitása esetén a keresztirányú állóhullám már nem lesz szinuszos, de a normálhullámok továbbra is számozhatók a keresztmetszet csomóponti vonalainak száma szerint. A természetes akusztikus hullámvezetők diszperziós tulajdonságai általában jelentősen eltérnek a homogén hullámvezetők diszperziós tulajdonságaitól.

A szilárdtest akusztikus hullámvezetőket általában szabad határok (rudak, lemezek) korlátozzák. Az ilyen akusztikus hullámvezetőkben a normál hullámokat vízszintes (a határfelülettel párhuzamos) polarizációjú nyíróhullámok és a függőleges polarizációjú longitudinális és nyíróhullámok együttesen terjedő hullámai képezik, amelyek a határokon való visszaverődés hatására egymásba alakulnak át. Az ilyen normálhullámok halmaza gazdagabb, mint a folyékony akusztikus hullámvezetőké. Különösen összetett hullámszámú normálhullámok lehetségesek bennük.

Az ultrahangos technológiában szilárdtest akusztikus hullámvezetőknek nevezzük a rezgési energia forrástól bizonyos távolságban történő továbbítására vagy bármilyen közegbe történő rezgési energia bevitelére szolgáló eszközt (rudakat, koncentrátorokat).

Lásd még

Irodalom