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音の伝わり方:空気中の音の反射、屈折、回折、干渉のイメージ

はじめての音振

反射や屈折というとレンズと光をイメージしますが、音も反射や屈折をします。

光や音も波なので、波特有の次のような性質をもちます。

  • 反射(跳ね返る)
  • 屈折(曲がる)
  • 回折(回り込み)
  • 干渉(強め合ったり弱め合ったりする)

耳で聞く音は、空気を伝わってきますが、その伝わり方は空気の温度(気温)によっても違ってきます。

ここでは、音の反射、屈折、回折、干渉についてどの様な現象なのかについて説明します。

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音の反射(跳ね返る)

光が鏡で反射する様に、音も床(境界面)で反射します。

音の反射のイメージを下図に示します。

  • 下図左上からの音が、床(境界面)で反射するイメージです。
  • (入射角度)=(反射角度)となります。
音の反射のイメージ

音の反射のイメージ

図1 音の反射(跳ね返り)のイメージ

音の屈折(曲がる)

音源からの音は、空気層を経て、遠くに伝わっていきます。

空気中から入ってきた光が、水中に入る際に曲がる屈折と同じように、空気層の温度が違うと音は屈折します。

音の屈折のイメージを下図に示します。

  • 青い部分は温度が低い空気層、赤い部分は温度が高い空気層です。
  • 音速(空気中を音が伝わる速さ)は、気温が低いと遅く、気温が高くなると速くなります。
音の屈折のイメージ

音の屈折のイメージ

図2 音の屈折のイメージ

上図は、正確な説明ではないと思いますが、気温の低い空気層から気温の高い空気層に音が伝わるイメージです。

  • 青の破線部分を伝わる音が、気温の高い側の音速が速くなるので曲がる(屈折する)イメージです。

音の回折(回り込み)

音の回折とは、下図の様な壁の穴を通過した音が、壁を抜けてから音が広がる現象です。

壁の穴を通過した音は、下図の様に広がっていきます。

  • 下図の下側からの音が直接聞こえない壁の裏側にいても音が聞こえるのは、音の回折(回り込み)によるものです。
音の回折(回り込み)のイメージ

音の回折(回り込み)のイメージ

図3 音の回折(回り込み)のイメージ

音の干渉(強め合ったり弱め合ったりする)

音の干渉とは、複数の音がぶつかることで、お互いに強め合ったり、弱め合ったりする現象です。

下図は、水面の干渉のイメージです。

  • 上下に2つの波ができています。
  • 同心円状に広がる上側の波と同心円状に広がる下側の波が、下図中央付近でぶつかります。
  • 2つの波がぶつかることで、上下の波によりより大きな波になる部分と、小さくなる部分とができます。
音の干渉(波紋)のイメージ

音の干渉(波紋)のイメージ

図4 音の干渉(波紋)のイメージ

音についても同様で、2つの同じ音を出すと、音が大きくなるところと小さくなるところができます。

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まとめ

反射や屈折というとレンズと光をイメージしますが、音も反射や屈折をします。

耳で聞く音は、空気を伝わってきますが、その伝わり方は空気の温度(気温)によっても違ってきます。

ここでは、音の反射、屈折、回折、干渉についてどの様な現象なのか、以下の項目で説明しした。

  • 音の反射(跳ね返る)
  • 音の屈折(曲がる)
  • 音の回折(回り込み)
  • 音の干渉(強め合ったり弱め合ったりする)
はかせ

サイト管理人で記事も書いているモノづくり会社の品証の人。
振動制御で工学博士なれど、いろいろ経験して半世紀。
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