Отражение и преломление звука на границе двух сред

Звуковые волны имеют длины волн порядка от нескольких сантиметров до десятков метров. Волна с частотой 20 гц имеет в воздухе длину примерно 16 ж, с частотой 10 000 гц — 3,3 см, поэтому отражение по законам, полученным нами для отражения волн ранее, возможно лишь при достаточно больших размерах предметов, на которые падают звуковые волны. В противном случае происходит так называемое явление дифракции, волны огибают препятствия и заходят в область геометрической тени.

Отражение от больших препятствий (для частот порядка 5—10 кг от предметов с площадью поверхности 0,5—1 ) происходит с соблюдением равенства углов падения и отражения.

При падении на границу раздела двух сред, скорости распространения звука в которых различаются, часть звуковой энергии отражается, а часть проходит во вторую среду (Рис.3), при этом лучи падающий, преломленный и отраженный лежат в одной плоскости и синус угла падения так относится к синусу угла преломления, как скорость звука в первой среде относится к скорости во второй среде:

.

Величина п называется показателем преломления.

Если интенсивность звука в первой среде, а во второй, то.

где — коэффициент проникновения. Как показал один из создателей теоретической физики Релей,

Коэффициент проникновения зависит от отношения акустических сопротивлений сред.

Если то.

Если то.

Коэффициент отражения, очевидно, равен R=1-.

Следовательно, интенсивность преломленного звука:

а интенсивность отраженного: