Паличев Павел, PPalichev.org - Санкт-Петербург, Россия
©Copyright 2005-2006 ppalichev.org

Применение загадок акустики

Передача звуков на расстояние (Радио, Телефонная связь), а также различные способы их записи и воспроизведения (граммофонные и магнитофонные) – все это лишь одна из сфер применения акустики, а именно переработка, передача, хранение и использование звуковой информации. Специальная отрасль науки – архитектурная акустика – занимается проектированием концертных, лекционных, театральных и других залов, ее цель — обеспечение хорошей слышимости. Звуковые волны в помещении могут многократно отражаться от стен и предметов, как бы блуждая по залу и постепенно затухая. Такое явление называется реверберацией. Время реверберации определяет качество помещения с точки зрения акустики. При очень большом времени реверберации звуки «бродят» по залу, накладываясь друг на друга и заглушая источник основного звука, зал становится слишком гулким. Малое время реверберации тоже плохо — звуковые волны быстро поглощаются стенами, и оттого звуки получаются глухими, теряют свою выразительность. Вот и ищут архитекторы-акустики «золотую середину» для каждого зала. Распространение звука в земной коре исследует геоакустика, используя полученные данные для изучения строения нашей планеты и протекающих в ее недрах процессов. Замечено, что особенно хорошо звук распространяется в воде — лучше, чем в воздухе. Например, звуковая волна с частотой около 2000 Гц легко проходит под водой расстояние в  15—20 км. Это свойство звука  используется в гидроакустике — для измерения глубины моря, изучения рельефа дна, а также в целях навигации. Известно, что если крикнуть, например, в горах и отметить время до прихода эха, то нетрудно определить расстояние до места, от которого звук был отражен,— для этого нужно умножить скорость звука на время, поделенное пополам. С помощью эха можно измерить и глубину моря. Вначале это делали с помощью эхолота. У одного из бортов корабля взрывали в воде пороховой патрон, а отраженный от дна звук — эхо — принимали у другого борта с помощью специальной трубы, опущенной в воду. В наши дни подобную роль выполняет гидролокатор, который по своему принципу действия аналогичен радиолокатору (Радиолокация). Через определенные промежутки времени приборы излучают в воду звуковые импульсы высокой частоты. Эхо улавливается акустическими приемниками, приборами, схожими по принципу действия с микрофоном. С помощью гидролокатора удается измерять глубину, определять препятствия перед кораблем, а также детально исследовать очертания морского дна и подводных объектов. В 1880 г. французские ученые братья Пьер и Поль Кюри сделали открытие, которое оказалось очень важным для акустики. Они обнаружили, что, если кристалл кварца сжать с двух сторон, на гранях кристалла появляются электрические заряды. Это свойство — пьезоэлектрический эффект — теперь широко используется для обнаружения не слышимого человеком ультразвука. В самом деле, если кристалл окажется на пути ультразвуковой волны, она сожмет его — и на гранях появятся электрические заряды. Сжимаясь и разжимаясь, кристалл как бы генерирует переменный электрический ток, который можно измерить чувствительными приборами. И наоборот, если к граням кристалла приложить переменное электрическое напряжение, он начнет колебаться, сжимаясь и разжимаясь, с частотой изменения напряжения. Колебания кристалла будут передаваться воздуху (или любой другой граничащей с кристаллом среде — воде, твердому телу и т. п.), и возникнет ультразвуковая волна. Приемники и излучатели ультразвуковых волн находят все более широкое применение в науке и технике. Например, распространяясь в металле, ультразвук отражается от различных неоднородностей внутри него — раковин, трещин, инородных примесей. Специальный прибор — ультразвуковой дефектоскоп (Дефектоскопия) позволяет контролировать качество металлических изделий, бетонных опор и плит. Ультразвуком можно резать и сверлить металлы, стекло и даже алмазы (Электрофизические методы обработки). Тонкий ультразвуковой луч заменяет скальпель хирурга в очень точных и сложных операциях и помогает лечить опухоли (Медицинская техника). С развитием электроники появилось новое направление в области акустики — акустоэлектроника, которая занимается исследованием эффектов взаимодействия акустических волн с электромагнитными полями и электронами проводимости в конденсированных средах, а также созданием устройств, действующих на основе этих эффектов. Акустоэлектронные устройства используются для обработки радиосигналов в радиоэлектронной аппаратуре, для управления спектральным составом оптического излучения, для считывания, хранения и записи информации. Узнай больше: ppalichev.org