- Sonner
- Exemples de diffraction sonore
- La porte ouverte d'un auditorium
- Derrière un haut-parleur
- Le groupe de musiciens dans la rue
- Animaux utilisant les basses fréquences
- Applications de la diffraction du son
- Augmentation de la zone d'audition
- Références
Le son de diffraction est le phénomène qui se produit lorsque le son se courbe et se disperse autour d'une ouverture ou d'un obstacle. C'est quelque chose de commun à toutes les ondes: lorsque l'onde sonore atteint une ouverture ou un obstacle, les points de son plan deviennent sources et en émettent d'autres diffractées.
Le son est précisément une onde de pression qui se propage dans l'air et aussi dans l'eau et les solides. Contrairement à la lumière, qui est aussi une onde, le son ne peut pas se propager à travers le vide. C'est parce que la lumière fonctionne complètement différemment - c'est une onde électromagnétique.
Figure 1. Onde plane incidente sur la rainure et diffractante. Source: pixabay
La clé du phénomène de diffraction est la taille de l'obstacle par rapport à la longueur d'onde: la diffraction est plus intense lorsque l'obstacle a des dimensions comparables à la longueur d'onde.
Dans le son, la longueur d'onde est de l'ordre du mètre, tandis que celle de la lumière est de l'ordre de quelques centaines de nanomètres. Alors que le son a une échelle humaine, la lumière a une échelle microbienne.
Cette énorme différence dans l'échelle de longueur d'onde entre le son et la lumière est à l'origine du fait que nous pouvons écouter une conversation dans un coin sans pouvoir observer ceux qui parlent.
Et c'est que le son est capable de se courber autour du coin, tandis que la lumière continue tout droit. Ce phénomène de courbure dans la propagation de l'onde sonore est précisément la diffraction du son.
Sonner
Le son est compris comme les ondes de pression qui voyagent dans l'air et qui sont comprises dans la plage audible.
La plage audible à l'oreille d'un jeune humain malentendant est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. Cette plage a tendance à se rétrécir avec l'âge.
Les tonalités graves ou fréquences sont comprises entre 20 Hz et 256 Hz. Les tonalités moyennes entre 256 Hz et 2000 Hz. Et les tonalités aiguës sont celles comprises entre 2 kHz et 20 kHz.
La vitesse du son dans l'air à une pression atmosphérique de 1 atm et 0º C est de 331 m / s. La relation entre la vitesse v de propagation d'une onde avec sa longueur d'onde λ et sa fréquence f est la suivante:
v = λ⋅f
De cette relation, nous avons que la longueur d'onde a les plages suivantes:
- Tonalités graves: 16,5 m à 1,3 m.
- Tons moyens: 130 cm à 17 cm.
- Tons hauts: 17 cm à 1,7 cm.
Exemples de diffraction sonore
La porte ouverte d'un auditorium
Un auditorium ou une salle de concert est généralement un espace clos avec des murs qui absorbent le son, empêchant sa réflexion.
Cependant, si la porte de l'auditorium est ouverte, le concert peut être entendu sans problème, même lorsque l'orchestre reste hors de vue.
Si vous êtes juste devant la porte, vous pouvez entendre toute la gamme de sons. Cependant, s'il est sur le côté, les sons graves seront entendus, tandis que les sons aigus ne le seront pas.
Les sons graves ont de longues longueurs d'onde et peuvent donc entourer la porte et être entendus derrière. Tout cela est dû au phénomène de diffraction.
Derrière un haut-parleur
Un haut-parleur ou un haut-parleur émet une large gamme de longueurs d'onde. Le boîtier du haut-parleur est lui-même un obstacle qui projette une ombre sonore derrière lui.
Cette ombre sonore est claire pour les hautes fréquences, qui ne peuvent pas être entendues derrière le haut-parleur, tandis que les graves et une partie du milieu peuvent être entendus parce qu'ils retournent l'appareil.
L'expérience ci-dessus fonctionne mieux dans un espace ouvert, car il faut tenir compte du fait que le son peut être réfléchi sur les murs et autres objets, ce qui permet d'entendre tous les tons même derrière le boîtier du haut-parleur.
Le groupe de musiciens dans la rue
Un groupe de musiciens jouant dans la rue peut être entendu d'une rue transversale d'où les artistes ne peuvent pas être vus.
La raison, comme nous l'avons déjà dit, est que la direction du son est capable de se plier et de traverser le coin, tandis que la lumière se déplace en ligne droite.
Cependant, cet effet n'est pas le même pour toutes les longueurs d'onde. Les ondes longues sont diffractées ou doublées plus que les ondes courtes.
Pour cette raison, dans la rue transversale, d'où les musiciens ne peuvent pas être vus, les instruments aigus comme les trompettes et les violons ne peuvent pas être bien entendus, tandis que les tambours et les basses sont entendus plus clairement.
Figure 2. Diffraction du son dans une rue. Source: self made
De plus, les tonalités basses de longue longueur d'onde s'atténuent moins avec la distance que les sons haute fréquence de courte longueur d'onde.
Animaux utilisant les basses fréquences
Les éléphants émettent des ondes infrasonores de très basse fréquence et de très longues longueurs d'onde pour communiquer avec leurs pairs sur de grandes distances. Les baleines le font aussi, ce qui leur permet également une bonne communication à distance.
Applications de la diffraction du son
Augmentation de la zone d'audition
Pour qu'un haut-parleur ait une grande zone d'écoute, la largeur du haut-parleur doit être inférieure à la longueur d'onde du son qu'il émet.
Il existe une conception spécifique du pavillon qui tire parti de la diffraction du son: c'est le pavillon de dispersion.
On pense généralement que plus le diaphragme de la corne est grand, plus il couvre de surface. Cependant, dans le cornet de dispersion, le diaphragme est petit et c'est sa forme qui fait amplifier le son, profitant du phénomène de diffraction du son.
La forme de la corne est comme une bouche rectangulaire ou une corne de sortie plus petite que les longueurs d'onde qu'elle émet.
L'installation correcte de ce type d'enceinte se fait avec le petit côté de la bouche rectangulaire horizontalement et le côté long verticalement. De cette manière, une plus grande largeur de couverture horizontale et de directionnalité du son parallèle au sol est obtenue.
Références
- Physique / Acoustique / Propagation du son. Récupéré de: es.wikibooks.org
- Construpedia. Diffraction sonore. Récupéré de: construmatica.com
- Diffraction (son). Récupéré de: esacademic.com
- La classe de physique. Diffraction des ondes sonores. Récupéré de: physicsclassroom.com
- Wikipédia. Diffraction (son). Récupéré de wikipedia.com