Свойства звуковых волн

В пучностях
Р mах = Р пр + Р обр.
В узлах
Р miп = Р пр – Р обр.
Коэффициент
K = Р miп / Р mах
называют коэффициентом бегущей волны.

Звуковая волна с отраженной составляющей

Отражение волн
На границе двух сред волна претерпевает отражение.
Законы отражения аналогичны световым, т.е. угол падения равен углу отражения

Эффективность отражения характе-ризуют коэффициентом отражения, численно равным отношению интенсивности отраженной звуковой волны к интенсивности падающей звуковой волны
L отр = Iотр / Iпад
Коэффициент отражения зависит от акустических сопротивлений сред.

Звуковое давление в отраженной волне
,
где Р пад – звуковое давление падающей волны;
β - модуль коэффициента отражения по давлению;
- удельные акустические сопротивления среды распространения и среды отражающей;
ψ - сдвиг фаз в волнах давления при отражении.

Если сопротивления обеих сред активны, то при δ отр > δ пад
ψ = 00, а при δ отр < δ пад ψ = 1800.
Если хотя бы одно акустическое сопротивление реактивно, то
00 < ψ > 1800.

Коэффициент отражения по интенсивности звука

То есть от границ воздушных слоев ничтожно малое отражение звука, а от границ с водой отражается 99, 94 % энергии звука.
Мораль
В лодке и на берегу о секретах не говори.

Коэффициенты отражения зависят от углов падения, поэтому обычно коэффициент отражения измеряют для различных углов падения волн.
Если акустическое сопротивление
δ отр >> δ пад, то у границы раздела пучность давления, а скорость колебаний имеет узел.
При δ отр << δ пад все наоборот. Если сдвиг фаз при отражении между 0о и 180о, то узлы и пучности сдвигаются от границы раздела сред.

Преломление звука
При падении на границу раздела, часть волны проходит в другую среду. При этом волна преломляется, так как меняется направление движения волны.

Отношение угла падения к углу преломления определяется отношением скоростей звука в средах. sin φ1 / sin φ2 = C1 / C2.
Если δ пад ≈ δ отр, т.е. удельные акустические сопротивление сред близки, то почти вся энергия перейдет из среды 1 в среду 2.
А если среды сделаны из материалов с разной скоростью звука, то возможно построение акустических линз.

С изменением параметров (атмосферное давление, плотность с ростом высоты) происходит изгиб звуковой волны. С увеличением температуры растет скорость звука и волна изгибается вверх.
Поэтому на верхних этажах зданий слышны разговоры с улицы так как у поверхности земли температура ниже.
Если препятствие меньше длины волны, или волна падает близко к краю препятствия, то волна огибает препятствие (дифрагирует).

Пусть из-за ветра с ростом высоты на 2 метра скорость звука уменьшается на 1 м/с, а угол падения был 89о. При падении на соседний слой под углом 89о произойдет переломление луча и угол с вертикалью будет составлять φ = arcsin [( С1 / С2 )sin 89о ] = 85,5о. На следующем слое уже 83,7о и т.д.