波に関して研究されてきたすべての概念 (伝播、性質、屈折、反射など) は音波の研究にも有効です。反射された音波の聴覚に直接関係するいくつかの特定の現象にさらに注意を払ってみましょう。現象とは、強化、残響、エコーです。
私たちが騒音を聞いたときに耳に感じる聴覚は、約0.1秒間耳に残る音波に相当します。この聴覚の時間間隔は聴覚持続時間と呼ばれます。この時間間隔内に別の音波が私たちの耳に到達した場合、私たちは最初の音と 2 番目の音を区別する方法がわかりません。
上の図を見てみましょう。この図では、音源、リスナー、および壁 (音波を反射する可能性がある) を考慮しています。リスナーは、同じ発生源から発せられた直接波 I と反射波 II を異なるタイミングで受信します。 t1 と t2 は波が耳に到達する瞬間であるため、特定の波面の放射の瞬間に t0 = 0 と仮定すると、受信間に時間間隔 Δt = t 1 – t 2が生じます。
したがって、2 つの波の受信間の時間間隔は、Δt = t 1 – t 2に等しくなります。この時間間隔の値に応じて、強化、残響、エコーの3 つの現象のいずれかを知覚します。
– Δt = t 1 – t 2 = 0 の場合、2 つの音波はほぼ同時に耳で受信され、耳はより強い音を知覚し、その結果、音響強化と呼ばれる現象が発生します。
– 障害物がより遠くにあり、波の到達間隔が無視できないが、耳の分解時間である 0.1 秒より短い場合、反射波が到達しても直接音は残ります。リスナーの耳に残り、聴覚の延長のような感覚を持ちます。この現象を音の残響といいます。
– 障害物がさらに離れている場合、2 つの音波は 0.1 秒以上の時間間隔で耳に到達し、リスナーは 2 つの音をはっきりと認識します。この場合の現象はエコーと呼ばれます。
船舶や潜水艦にとって非常に便利な機器はソナーです。ソナーは超音波のエコーを利用して海水の深さを測定し、障害物や他の船舶を検出します。水中を伝播する超音波パルスを放射し、しばらくして障害物から反射されたパルスを受信します。
水中での音の伝播速度の値は既知であるため、パルスが移動した距離を決定することができ、ソナーと反射障害物との間の距離を決定することができます。同じ原理を使用する別の分野は海洋学です。イルカやコウモリなどの一部の動物は、超音波パルスを発し、その後反射されたパルスを受信することによって自分自身の向きを変えることができます。このようにして、獲物を見つけ、最終的には障害物を避けることができます。
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