- Suono
- Esempi di diffrazione sonora
- La porta aperta di un auditorium
- Dietro una cassa dell'altoparlante
- La banda di musicisti in strada
- Animali che fanno uso di basse frequenze
- Applicazioni della diffrazione sonora
- Area dell'udito aumentata
- Riferimenti
Il suono di diffrazione è il fenomeno che si verifica quando il suono curva e si disperde attorno a un'apertura o un ostacolo. È qualcosa di comune a tutte le onde: quando l'onda sonora raggiunge un'apertura o un ostacolo, i punti del suo piano diventano sorgenti ed emettono altre diffratte.
Il suono è precisamente un'onda di pressione che viaggia attraverso l'aria e anche attraverso l'acqua e i solidi. A differenza della luce, che è anche un'onda, il suono non può propagarsi attraverso il vuoto. Questo perché la luce funziona in modo completamente diverso: è un'onda elettromagnetica.
Figura 1. Onda piana incidente sulla scanalatura e diffrazione. Fonte: pixabay
La chiave del fenomeno della diffrazione è la dimensione dell'ostacolo in relazione alla lunghezza d'onda: la diffrazione è più intensa quando l'ostacolo ha dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda.
Nel suono, la lunghezza d'onda è dell'ordine dei metri, mentre quella della luce è dell'ordine di centinaia di nanometri. Mentre il suono ha una scala umana, la luce ha una scala microbica.
Questa enorme differenza nella scala della lunghezza d'onda tra suono e luce è alla base del fatto che possiamo ascoltare una conversazione dietro l'angolo senza essere in grado di osservare coloro che stanno conversando.
Ed è che il suono è in grado di curvare dietro l'angolo, mentre la luce continua dritta. Questo fenomeno di curvatura nella propagazione dell'onda sonora è proprio la diffrazione del suono.
Suono
Il suono è inteso come le onde di pressione che viaggiano attraverso l'aria e che sono incluse nella gamma udibile.
La gamma udibile dall'orecchio di un giovane non udente è compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz. Questa gamma tende a ridursi con l'età.
I toni bassi o le frequenze sono compresi tra 20 Hz e 256 Hz. I toni medi tra 256 Hz fino a 2000 Hz. E i toni alti sono quelli compresi tra 2 kHz e 20 kHz.
La velocità del suono nell'aria alla pressione atmosferica di 1 atm e 0º C è 331 m / s. La relazione tra la velocità v di propagazione di un'onda con la sua lunghezza d'onda λ e la sua frequenza f è la seguente:
v = λ⋅f
Da questa relazione abbiamo che la lunghezza d'onda ha i seguenti intervalli:
- Toni bassi: da 16,5 ma 1,3 m.
- Toni medi: da 130 cm a 17 cm.
- Toni alti: da 17 cm a 1,7 cm.
Esempi di diffrazione sonora
La porta aperta di un auditorium
Un auditorium o una sala da concerto è generalmente uno spazio chiuso con pareti che assorbono il suono, impedendone il riflesso.
Tuttavia, se la porta dell'auditorium è aperta, il concerto può essere ascoltato senza problemi, anche quando l'orchestra rimane fuori dalla vista.
Se ti trovi proprio davanti alla porta puoi sentire l'intera gamma di suoni. Tuttavia, se è di lato, si sentiranno i suoni dei bassi, mentre quelli degli acuti no.
I suoni bassi hanno lunghezze d'onda lunghe e quindi possono circondare la porta ed essere ascoltati dietro di essa. È tutto dovuto al fenomeno della diffrazione.
Dietro una cassa dell'altoparlante
Un altoparlante o altoparlante emette un'ampia gamma di lunghezze d'onda. La cassa dell'altoparlante è essa stessa un ostacolo che proietta un'ombra sonora dietro di essa.
Questa ombra sonora è chiara per le alte frequenze, che non possono essere ascoltate dietro l'altoparlante, mentre i bassi e parte della parte centrale possono essere ascoltati perché capovolgono l'unità.
L'esperimento di cui sopra funziona meglio in uno spazio aperto, perché si deve tener conto che il suono può essere riflesso dalle pareti e da altri oggetti, consentendo di sentire tutti i toni anche dietro la cassa dell'altoparlante.
La banda di musicisti in strada
Una banda di musicisti che suona per strada può essere ascoltata da una strada trasversale da cui gli artisti non possono essere visti.
Il motivo, come abbiamo detto prima, è che la direzione del suono è in grado di piegarsi e attraversare l'angolo, mentre la luce viaggia in linea retta.
Tuttavia, questo effetto non è lo stesso per tutte le lunghezze d'onda. Quelle a onde lunghe sono diffratte o raddoppiate più delle lunghezze d'onda corte.
Per questo, nella via trasversale, da dove non si vedono i musicisti, non si sentono bene gli strumenti acuti come trombe e violini, mentre si sentono più chiaramente tamburi e grancasse.
Figura 2. Diffrazione del suono in una strada. Fonte: autocostruito
Inoltre, i toni bassi a lunghezza d'onda lunga si attenuano meno con la distanza rispetto ai suoni ad alta frequenza a lunghezza d'onda corta.
Animali che fanno uso di basse frequenze
Gli elefanti emettono onde infrasuoni a frequenza molto bassa e lunghezza d'onda molto lunga per comunicare con i loro pari a grandi distanze. Anche le balene lo fanno, il che consente loro anche una buona comunicazione a distanza.
Applicazioni della diffrazione sonora
Area dell'udito aumentata
Affinché un altoparlante abbia un'area di ascolto ampia, la larghezza dell'altoparlante deve essere inferiore alla lunghezza d'onda del suono che emette.
C'è uno specifico design della tromba che sfrutta la diffrazione del suono: è la tromba a dispersione.
Si ritiene generalmente che più grande è il diaframma del corno, maggiore è l'area che copre. Tuttavia, nel corno a dispersione il diaframma è piccolo e la sua forma è ciò che fa amplificare il suono, sfruttando il fenomeno della diffrazione del suono.
La forma del corno è come una bocca rettangolare o un corno di uscita più piccola delle lunghezze d'onda che emette.
La corretta installazione di questo tipo di altoparlante viene eseguita con il lato corto della bocca rettangolare in orizzontale e il lato lungo in verticale. In questo modo si ottiene una maggiore ampiezza di copertura orizzontale e direzionalità del suono parallelamente al suolo.
Riferimenti
- Fisica / Acustica / Propagazione del suono. Recupero da: es.wikibooks.org
- Construpedia. Diffrazione del suono. Estratto da: construmatica.com
- Diffrazione (suono). Estratto da: esacademic.com
- L'aula di fisica. Diffrazione delle onde sonore. Estratto da: physicsclassroom.com
- Wikipedia. Diffrazione (suono). Estratto da wikipedia.com