Акустичні саги. Як людина приручила луна?
Уявіть: ви у величезному залі. Навколо вас - непроглядна темрява. Хоча ... стривайте, як у повній темряві ви дізнаєтеся, що ви у величезному залі, а не в маленькій кімнатці? Немає завдання простіше, скажете ви. І матимете рацію. Звук вашого голосу підкаже вам масштаби приміщення, в якому ви перебуваєте. Не рухаючись з місця, ви робите короткий і різкий окрик. Розкотистий гул луни у відповідь не залишає сумнівів - ви у великому приміщенні.
Ось ми і підібралися впритул до ще одній властивості звуку - здатності відбиватися. Загальна закономірність відбиття звуку проста і схожа з властивостями світлових хвиль. Це явище спостерігається на межі двох середовищ і є одним із шляхів подальшого прямування звукової хвилі після потрапляння на цю межу. Якщо щільність двох середовищ значно різниться, то звукова хвиля при попаданні на поверхню середовища з високою щільністю практично повністю відбивається назад під кутом, рівним куту падіння.
Однак не всі хвилі, потрапляючи на поверхню твердого середовища, відображаються. Частина з них поглинається цим матеріалом. Багаторазові відбиття призводять до швидкого поглинання звуку. Тому при попаданні звуку на пористий матеріал, що володіє розвиненою і складною структурою поверхні, відбувається практично повне його поглинання. Ви пам'ятаєте незвично дзвінкий гул голосу в порожній кімнаті. Але якщо підлога і стіну закрити килимами, то гул зійде нанівець. Зниження ефекту реверберації (Таке наукова назва отримало відлуння стосовно до закритих приміщень) буде тим сильніше, чим більше довговорсові килими ми будемо використовувати і чим більшу площу стін і підлоги ми ними укро.
Виробничі приміщення, в яких працює сильно шумляче обладнання, таким чином, можна було б вистелити килимами. Це призвело б до зниження шумового навантаження на слух працівників. У реальності для захисту слуху на виробництві застосовуються різні пристосування, що екранують, що відхиляють, що розсіюють, що поглинають звук. Подібні приклади небажаність реверберації поодинокі. Людство дуже давно навчилося використовувати відлуння з користю.
Акустичні рішення в архітектурі середньовічних соборів вражають величністю звуку, возносящегося вгору. Орган, що звучить в них, створює неперевершену атмосферу урочистості і благоговіння серед слухачів. Земні негаразди тонуть під всепоглинаючих хвилях, накочуються, здається, звідусіль, навіть зсередини вас. Мабуть, це одна з найдавніших і найкрасивіших завдань, яка була покладена людиною на луна.
Сучасність не залишила відлуння в спокої. Властивості відбиття звуку дуже широко використовуються в техніці, медицині, морської навігації та інших областях людської діяльності.
Не дарма, хоча і жартома, медики називають апарат УЗД (Ультразвукового дослідження) «третім оком лікаря, що дивиться всередину організму». Чудовий метод діагностики внутрішніх органів людини, заснований на різному відображенні ультразвуку різними тканинами, стоїть на озброєнні світової медицини вже понад півстоліття. На початку 50-х рр. минулого століття ультразвукове дослідження було запропоновано американськими вченими в якості альтернативи рентгенівському при дослідженнях головного мозку. Дослідження ультразвуком менш небезпечно і не вимагає витрат сил і часу в порівнянні з рентгенівським.
Область ультразвукових досліджень в медицині вельми обширна. Ехоенцефалографія - Метод дослідження, незамінний при визначення місця крововиливу в мозок при серйозних пошкодженнях голови. Ультразвукове дослідження практично всіх внутрішніх органів, крім кишечника (через вміст у ньому газів) відіграє сьогодні важливу роль при постановці діагнозу. Вдосконалені апарати УЗД широко використовуються при проведенні ехокардіографічних досліджень, при яких об'єктом стає серце. Радість появи малюка в сім'ї рідко обходиться сьогодні без пренатальної діагностики плоду. Офтальмологи застосовують ультразвукові зонди при визначенні розмірів очі і положення кришталика.
Ехолокація, можна сказати, була запозичена і перенесена в техніку людиною з живої природи. Принцип відображення звуку від перешкоди використовується в тваринному світі за відсутності органів зору або в умовах, коли візуальне орієнтування в просторі утруднено або неможливо. Кажани, дельфіни, землерийки використовують біологічні ехолокаційні механізми для отримання інформації про навколишній світ.
Завдяки тому, що вода чудово проводить звук, дослідження підводних об'єктів за допомогою ехолокаторів стало основним методом визначення глибини, донного рельєфу, розташування великих косяків риб і будь-яких інших підводних об'єктів, включаючи кораблі, підводні човни і т.п. Питання про застосування звукових хвиль для отримання і передачі інформації про підводні об'єкти відзначає цього року віковий ювілей.
Ультразвукова дефектоскопія - метод визначення прихованих дефектів у твердих середовищах. 2 лютого 2008 виповнюється 80 років з моменту видачі патенту на пристрій ультразвукової дефектоскопії молодому вченому Сергію Яковичу Соколову, який став згодом професором Ленінградського електротехнічного інституту. Він по праву вважається батьком цього методу неруйнівного контролю, який заснований на відображенні звуку від дефектів, що містяться в обсязі твердих тіл. ]
