Reflexia sunetului – Ecoul

(Panou de difuzie a sunetului pentru frecvențe înalte.)

Reflecția este schimbarea direcției unui front de undă la o interfață între două medii diferite, astfel încât frontul de undă să revină în mediul de proveniență. Exemplele obișnuite includ reflectarea undelor de lumină, sunet și apă. Legea reflexiei spune că pentru reflectarea speculară unghiul la care unda este incidentă pe suprafață este egal cu unghiul la care se reflectă. Oglinzile prezintă reflexie speculară.

În acustică, reflecția provoacă ecouri și este folosită în sonar. În geologie, este importantă în studierea undelor seismice. Reflexia este observată la undele de suprafață în corpurile din apă, și la multe tipuri de unde electromagnetice, pe lângă lumina vizibilă. Reflecția frecvențelor VHF și a frecvențelor mai mari este importantă pentru transmisia radio și pentru radar. Chiar și razele X și razele gamma pot fi reflectate în unghiuri superficiale, cu oglinzi speciale „razante”.

Atunci când o undă sonoră longitudinală atinge o suprafață plană, sunetul este reflectat într-un mod coerent, cu condiția ca dimensiunea suprafeței reflectorizante să fie mare în comparație cu lungimea de undă a sunetului. Rețineți că sunetul audibil are o gamă largă de frecvențe (de la 20 la aproximativ 17000 Hz) și deci o gamă foarte largă de lungimi de undă (de la aproximativ 20 mm până la 17 m). Ca rezultat, natura generală a reflecției variază în funcție de textura și structura suprafeței. De exemplu, materialele poroase vor absorbi o anumită energie, iar materialele brute (unde starea suprafeței este relativă la lungimea de undă) tind să reflecte în multe direcții – să împrăștie energia, mai degrabă decât să o reflecte în mod coerent. Aceasta duce la domeniul acusticilor arhitecturale, deoarece natura acestor reflecții este critică pentru simțul auditiv al unui spațiu. În teoria reducerii zgomotului exterior, dimensiunea suprafeței reflectorizante deviază ușor de la conceptul de barieră de zgomot, reflectând o parte din sunet în direcția opusă. Reflexia sunetului poate afecta spațiul acustic.

Ecoul

În prelucrarea semnalelor audio și acustică, ecoul este o reflectare a sunetului care ajunge la ascultător cu o întârziere după sunetul direct. Întârzierea este proporțională cu distanța dintre suprafața de reflexie a sursei și ascultător. Exemple tipice sunt ecoul produs de fundul unui puț, de o clădire sau de pereții unei încăperi închise și a unei încăperi goale. Un ecou adevărat este o singură reflectare a sursei de sunet.

Cuvântul ecou derivă din cuvântul grecesc ἠχω (ēchō), care provine de la ἦχος (ēchos), „sunet”. Echo în povestea populară a grecilor este o nimfă montană a cărei abilitate de a vorbi a fost blestemată, putând doar să repete ultimele cuvinte pe care le-a vorbit cineva cu ea. Unele animale folosesc ecoul pentru detectarea locației și navigație, cum ar fi cetaceele (delfini și balene) și liliecii.

(Această ilustrație descrie principiul sondei ecoului sedimentar, care utilizează un fascicul îngust de energie înaltă și de joasă frecvență.)

Fenomen acustic

Undele acustice sunt reflectate de pereți sau alte suprafețe dure, cum ar fi munții și gardurile. Motivul reflexiei poate fi explicat ca o discontinuitate în mediul de propagare. Acest lucru se poate auzi când reflexia se întoarce cu suficientă mărime și întârziere pentru a fi percepută în mod distinct. Când sunetul sau ecoul însuși se reflectă de mai multe ori pe mai multe suprafețe, ecoul este caracterizat ca o reverberație.

Urechea umană nu poate distinge ecou de sunetul direct original dacă întârzierea este mai mică de 1/10 din secundă. Viteza sunetului în aer uscat este de aproximativ 343 m/s la o temperatură de 25 °C. Prin urmare, obiectul reflectorizant trebuie să fie mai departe de 17,2 m de la sursa de sunet pentru ca ecoul să fie perceput de către o persoană situată lângă sursă. Când un sunet produce un ecou în două secunde, obiectul reflectorizant se află la 343m distanță. În natură, pereții cheilor muntoase sau pereții stâncoși cu fața spre o apă sunt cele mai frecvente situații naturale pentru audierea ecourilor. Intensitatea ecoului este frecvent măsurată în nivelul de presiune acustică dB relativ la undele transmise direct. Ecourile pot fi de dorit (ca în sonar) sau nedorite (ca în sistemele telefonice).

În performanțele și înregistrările muzicale, efectele ecoului electric au fost folosite din anii 1950. Echoplex este un efect de întârziere, realizat pentru prima oară în 1959, care recreează sunetul unui ecou acustic. Proiectat de Mike Battle, Echoplex a stabilit un standard pentru efecte în anii 1960 și a fost folosit de majoritatea chitariștilor notabili din acea perioadă.