Difraksiya hadisəsi tamamilə hər hansı dalğalar, məsələn, elektromaqnit dalğaları və ya suyun səthindəki dalğalar üçün xarakterikdir. Bu məqalə səsin difraksiyasından bəhs edir. Bu hadisənin xüsusiyyətləri nəzərdən keçirilir, onun gündəlik həyatda və insanların istifadəsində təzahürünə dair nümunələr verilir.
Səs dalğası
Səsin difraksiyasını nəzərdən keçirməzdən əvvəl səs dalğasının nə olduğu haqqında bir neçə söz söyləməyə dəyər. Maddəni hərəkət etdirmədən hər hansı bir maddi mühitdə enerjinin ötürülməsinin fiziki prosesidir. Dalğa mühitdə yayılan maddə hissəciklərinin harmonik titrəməsidir. Məsələn, havada bu titrəmələr yüksək və aşağı təzyiq sahələrinin yaranmasına səbəb olur, bərk cisimdə isə bunlar artıq sıxılma və dartılma gərginliyi sahələridir.
Səs dalğası mühitdə müəyyən sürətlə yayılır, bu da mühitin xüsusiyyətlərindən (temperatur, sıxlıq və s.) asılıdır. 20 oC havada səs təxminən 340 m/s sürətlə yayılır. Bir insanın 20 Hz-dən 20 kHz-ə qədər olan tezlikləri eşitdiyini nəzərə alsaq, müəyyən etmək olar.müvafiq məhdudlaşdırıcı dalğa uzunluqları. Bunu etmək üçün düsturdan istifadə edə bilərsiniz:
v=fλ.
Burada f rəqslərin tezliyi, λ onların dalğa uzunluğu, v isə hərəkət sürətidir. Yuxarıdakı rəqəmləri əvəz etdikdə məlum olur ki, insan dalğa uzunluğu 1,7 santimetrdən 17 metrə qədər olan dalğaları eşidir.
Dalğa difraksiyası anlayışı
Səs difraksiyası dalğa cəbhəsinin yolu boyunca qeyri-şəffaf bir maneə ilə qarşılaşdıqda əyilməsi hadisəsidir.
Difraksiyaya diqqət çəkən gündəlik nümunə aşağıdakılardır: iki nəfər bir mənzilin müxtəlif otaqlarındadır və bir-birini görmürlər. Onlardan biri digərinə nə isə qışqıranda, ikincisi səs eşidir, sanki onun mənbəyi otaqları birləşdirən qapının ağzındadır.
Səs difraksiyasının iki növü var:
- Ölçüləri dalğa uzunluğundan kiçik olan maneənin ətrafında əyilmək. İnsan kifayət qədər böyük dalğa uzunluqlu səs dalğalarını (17 metrə qədər) eşitdiyi üçün bu cür difraksiyaya tez-tez gündəlik həyatda rast gəlinir.
- Dalğa cəbhəsinin dar dəlikdən keçərkən dəyişməsi. Hər kəs bilir ki, əgər siz qapını bir az aralı qoysanız, o zaman xaricdən bir az açıq qapının dar boşluğuna daxil olan hər hansı səs bütün otağı doldurur.
İşığın difraksiyası ilə səsin difraksiyası arasındakı fərq
Söhbət dalğaların təbiətindən asılı olmayan eyni hadisədən getdiyinə görə səsin difraksiya düsturları işıq üçün olduğu kimidir. Məsələn, qapının yarığından keçərkən, difraksiya üçün olduğu kimi minimum üçün şərt yazmaq olar. Fraunhofer dar bir boşluqda, yəni:
sin(θ)=mλ/d, burada m=±1, 2, 3, …
Burada d qapı boşluğunun enidir. Bu düstur otaqda kənardan səsin eşidilməyəcəyi sahələri müəyyən edir.
Səs və işığın difraksiyası arasındakı fərqlər sırf kəmiyyətdir. Fakt budur ki, işığın dalğa uzunluğu bir neçə yüz nanometrdir (400-700 nm), bu da ən kiçik səs dalğalarının uzunluğundan 100 000 dəfə azdır. Dalğanın ölçüləri və maneələr yaxın olduqda difraksiya hadisəsi güclü şəkildə özünü göstərir. Bu səbəbdən yuxarıda təsvir edilən nümunədə fərqli otaqlarda olan iki nəfər bir-birini görmür, ancaq eşidir.
Qısa və uzun dalğaların diffraksiyası
Əvvəlki paraqrafda dalğa cəbhəsinin düz olması şərti ilə səsin yarıqla difraksiyasının düsturu verilmişdir. Düsturdan görünə bilər ki, d sabit qiymətində θ bucaqları daha kiçik olacaq, λ dalğaları bir o qədər qısa olacaq. Başqa sözlə, qısa dalğalar uzun dalğalardan daha pis diffrasiya edir. Bu qənaətə gəlmək üçün bəzi real həyat nümunələri var.
- Şəhər küçəsi ilə gedən və musiqiçilərin ifa etdiyi yerə gələndə ilk olaraq aşağı tezlikləri (bas) eşidir. Musiqiçilərə yaxınlaşdıqca daha yüksək tezlikləri eşitməyə başlayır.
- Müşahidəçidən çox da uzaq olmayanda baş verən ildırım gurultusu ona bir neçə on kilometr aralıdakı eyni gurultudan kifayət qədər yüksək görünür (intensivliklə qarışdırılmamalıdır).
Bu misallarda qeyd olunan təsirlərin izahı yüksək tezliklərlə müqayisədə aşağı tezlikli səslərin difraksiya qabiliyyətinin daha yüksək olması və onların daha az udulma qabiliyyətidir.
Ultrasəs məkanı
Bu, ərazidə təhlil və ya istiqamətləndirmə üsuludur. Hər iki halda ideya mənbədən ultrasəs dalğalarını (λ<1, 7 sm) yaymaq, sonra onları tədqiq olunan obyektdən əks etdirmək və əks olunan dalğanı qəbuledici tərəfindən təhlil etməkdir. Bu üsul insan tərəfindən bərk materialların qüsurlu quruluşunu təhlil etmək, dənizin dərinliklərinin topoqrafiyasını öyrənmək və bəzi digər sahələrdə istifadə olunur. Ultrasəs məkanından istifadə edərək yarasalar və delfinlər kosmosda hərəkət edirlər.
Səsin difraksiyası və ultrasəs yeri bir-biri ilə əlaqəli iki fenomendir. Dalğa uzunluğu nə qədər qısa olarsa, bir o qədər pis difraksiya edir. Üstəlik, qəbul edilən əks olunan siqnalın həlli birbaşa dalğa uzunluğundan asılıdır. Difraksiya hadisəsi aralarındakı məsafə difraksiya edilmiş dalğanın uzunluğundan az olan iki obyekti ayırmağa imkan vermir. Bu səbəblərə görə, sonik və ya infrasəs yeri deyil, ultrasəsdir.
