Ozvena nastáva, keď zvukové vlny smerujúce von zo zdroja (nazývané dopadajúce vlny) narazia na pevnú prekážku, ako je napríklad strana hory. Zvukové vlny sa od takýchto prekážok odrážajú pod uhlom, ktorý sa rovná uhlu ich dopadu.

Kľúčovým faktorom pre vznik ozveny je vzdialenosť prekážky od zdroja zvuku. Keď je prekážka v blízkosti, odrazené vlny sa pohybujú späť dostatočne rýchlo, aby sa zmiešali s pôvodnými vlnami bez vytvárania ozveny. Ak je prekážka vzdialená aspoň 15 metrov, odrazené vlny sa vracajú po rozptýlení tých dopadajúcich. Vďaka tomu budú ľudia počuť zvuk opakovaný, ako keby prichádzal zo smeru prekážky. Akustický inžinieri musia navrhnúť posluchárne a koncertné sály tak, aby zohľadnili generovanie ozveny pridaním prvkov pohlcujúcich zvuk a odstránením nadmerne odrazivých povrchov.

Pravidlo odrazu

V tomto experimente prechádzajú nízkofrekvenčné vlny zo zvukového generátora sklenenou trubicou A, odrážajú sa od zrkadla a vstupujú do trubice B. Experiment dokazuje, že uhol odrazu vlny sa rovná uhlu jej dopadu.

Počas dňa - rýchlejšie

Zvuk sa šíri rýchlejšie v teplom vzduchu pri zemi (obrázok pod textom) a spomaľuje sa, keď dosiahne chladnejšiu hornú vrstvu atmosféry. Táto zmena teploty vedie k lomu (vychýleniu) vlny smerom nahor.

V noci pomalšie

Nižšie nočné teploty vzduchu v blízkosti zemského povrchu spomaľujú prechod zvuku (obrázok pod textom). V teplejších nadložných vrstvách sa rýchlosť zvuku zvyšuje.

Zvuk sa šíri s vetrom

Rýchlosti vetra vo významných nadmorských výškach sú oveľa vyššie ako pri zemi. Keď sa zvukové vlny šíria z pozemného zdroja, šíria sa spolu s vetrom. Náveterný poslucháč bude počuť len slabý, sotva počuteľný zvuk; poslucháč po vetre bude počuť zvon na veľmi veľkú vzdialenosť.

Aj keď ste nikdy neboli v horách, pravdepodobne viete, čo je to ozvena, a stretli ste sa s ňou viackrát. Ozvena na nás môže číhať kdekoľvek v oblúku domu, v prázdnom byte, v lese.

Čo je to ozvena a ako ju môžete počuť?

Echo je odrazom zvuku. Ozveny sa na fyzike učia v deviatom ročníku, takže ako vzniká, asi každý vie. Zvuk sa odráža, niekedy aj niekoľkokrát, od rôznych povrchov a vracia sa k nám. Vynára sa otázka: prečo nie vždy počujeme ozvenu, ale v niektorých prípadoch? Prečo napríklad v malých miestnostiach nepočujeme ozveny?

Faktom je, že po prvé veci a nábytok v priestoroch tlmia odrazené zvuky a pohlcujú ozvenu. Po druhé, aby náš mozog rozlíšil odrazený signál oddelene od vyslaného, ​​vo forme ozveny, rozdiel medzi nimi musí byť aspoň šesť stotín sekundy.

Dá sa ľahko vypočítať, keďže rýchlosť zvuku je približne 340 m/s, že vo vzdialenosti troch metrov od steny sa odrazený zvuk dostane späť asi za dve stotiny sekundy. Tento čas nestačí na to, aby mozog vnímal tieto dva zvuky oddelene.

A vo veľkých miestnostiach, kde signál nie je tlmený veľkým množstvom nábytku a vzdialenosť od stien je veľká, môže zvuku trvať viac ako šesť stotín sekundy, kým sa k nám odrazí vráti. V tomto prípade budeme počuť ozvenu.

Kde je najlepšie počuť ozvenu?

Vysoko v horách, kde nie je žiadny nábytok a zvuk sa ľahko odráža od skál a vzdialenosť medzi skalami je veľká, môžete počuť ozvenu svojho plaču viac ako raz. Odrážajúce sa od skál umiestnených na v rôznych vzdialenostiach, zvuk prichádza veľmi neskoro, takže počujeme opakujúcu sa ozvenu.

To isté sa deje v lese, kde sa zvuk odráža od kmeňov stromov. Pravda, v lese zvuk pohltí lístie, tráva a zem, no v horách často nie je čo pohltiť zvuk, a preto môže hlasný krik ľahko spôsobiť kolaps.

Vibrácie zvukovej vlny sa prenášajú na skaly a kamene a snehové masy, ktoré sú slabo držané na svahoch, môžu z výslednej vibrácie ľahko spadnúť. Pri rolovaní zhadzujú po ceste nové kamene a sneh, čím spôsobia lavínu. Preto treba v horách vždy pamätať na nebezpečenstvo kolapsu a zbytočne nekričať.

Princíp činnosti klaksónu je založený na použití ozveny. Roh je rozširujúca sa okrúhla trubica. Človek hovorí do úzkeho konca, zvuk jeho hlasu sa niekoľkokrát odráža od stien klaksónu a vychádza cez široký koniec v jednom smere, bez rozptylu na všetky strany. Jeho sila sa tak v danom smere zosilní a zvuk môže prejsť na väčšiu vzdialenosť.

Občas sa to stane, prechádzate sa s kamarátmi lesom, zatúlate sa rôznymi smermi a veselo si voláte.

Zrazu... čo je toto?

Počujete, že niekto vyslovuje vaše rovnaké slová, len tlmene, potichu, dokonca trochu smutne. Echo!

Každému sa tá ozvena naozaj páči, je smiešne ju počúvať a vy začnete kričať na celý les: „Ay!...“ - a dlho si navzájom volať.

Ale čo je to ozvena? Prečo sa to deje?

Kričal si – a vzduch sa rozvibroval, lebo každé znejúce teleso vibruje: struny huslí, harfy, klavíra sa chvejú, pri rozprávaní sa ti chvejú hlasivky. Znejúce teleso vibruje a z neho sa vzduchom šíri vlna všetkými smermi a keď sa dostane k vášmu uchu, zvuk počujete.

Ale potom zvuková vlna narazí na nejakú prekážku, napríklad morskú vlnu na brehu, a vráti sa späť a po druhýkrát budete počuť svoj hlas, ale len tichý, pretože vlna postupne slabne.

Nie vždy a nie všade počuť ozvenu. Na to potrebujeme určité podmienky: Prekážka, na ktorú zvuková vlna narazí, musí byť v dostatočnej vzdialenosti, aby sa vlna nestihla vrátiť do jednej desatiny sekundy, pretože naše ucho dokáže vnímať rovnakú zvukovú vlnu nie menej ako po takom čase.

To je to, čo je ozvena. Preto sa to stáva.

Človek pochopil podstatu ozveny, pochopil jej mechaniku. A tak na základe zákonov odrazu zvukových vĺn vytvoril človek nádherné zariadenie – echolot.

Toto zariadenie, inštalované na palube lode, vysiela zvukovú vlnu do hlbín mora. Zvuk sa šíri vodou, dostane sa na dno a vráti sa späť a zariadenie ho opäť zachytí. Vedci, ktorí poznajú rýchlosť zvuku vo vode a sledujú, koľko času uplynulo medzi odchodom a prijatím zvuku, určujú hĺbku mora na tomto mieste.

A ak pošlete zvuk nie do morských hlbín, teda nie vertikálne, ale horizontálne, potom môžete určiť, ako ďaleko je loď od brehu, alebo počas hmly, zistiť, či sú pred vami nejaké prekážky, ktoré riskuje, že loď narazí: Blíži sa k vám loď, pláva tam ľadovec? Zvuková vlna narazí na prekážku a vráti sa späť, zachytí ju prístroj nazývaný sonar a prekážku ohlási kapitánovi.

Viac ako raz biely delfín zachránil lode počas silných búrok a viedol ich cez nebezpečné útesy a podvodné skaly. Námorníci ho dobre poznali, zamilovali sa a vyhlásili jeho život za nedotknuteľný. Delfína nazvali „biely pilot“ a piloti sú špecialisti, ktorí vedú lode po vodnej ceste, ktorú dobre študovali, po plavebnej dráhe do prístavov.

Tento bulharský príbeh rozpráva o živote rôznych morských živočíchov a o prírodných lokátoroch, vďaka ktorým voľne plávajú v hlbinách mora, bez strachu, že si roztrhnú brucho na zradných útesoch a utekajú pred nepriateľmi. Lokátor je úžasné ochranné zariadenie. Nenachádza sa len v morských živočíchoch.

Netopier má aj prirodzeného lokátora.

Správanie týchto malých zvierat, ktoré voľne lietajú v tme, nenarážajú do žiadnych prekážok a vždy sa im obratne vyhýbajú, bolo pre vedcov už veľmi dlho záhadou. A za letu sa im stále darí ničiť komáre a veľmi malé komáre. Medzitým sa oči netopierov nerozlišujú podľa zrakovej ostrosti; naopak, vidia veľmi zle.

Čo sa deje?

Len nedávno, asi pred tridsiatimi rokmi, vedci odhalili toto tajomstvo. Ukazuje sa, že netopiere majú svoj vlastný lokátor. Vydávajú zvuky, ktoré nepočujeme, naše ucho ich nezachytí; Tieto zvuky narazia na prekážku, vrátia sa a myši ich zachytia svojimi obrovskými ušami. Vo všeobecnosti teda oči nepotrebujú: oči im nahrádzajú uši, zdá sa, že ich osvetľujú svet okolo nás výkonné zvukové svetlomety.

Existuje úžasný vynález vytvorený človekom na princípe odrážania vlny, len nie zvukovej vlny, ale rádiovej vlny.

Rádiové vlny majú tiež schopnosť odrážať sa od predmetov, ktoré im prídu do cesty. A pred druhou svetovou vojnou vedci vytvorili zariadenie schopné odhaliť nepriateľské lietadlá z diaľky, ešte predtým, ako sa objavili nad hlavou. Toto zariadenie sa nazýva radar, inak známy ako radar.

Radar dokáže detekovať nepriateľské lietadlá na oblohe a nepriateľské lode na mori a určuje ich vzdialenosť aj smer.

Radary sú potrebné nielen počas vojny, ale aj v čase mieru. Sú to skvelí pomocníci. Meteorológovia pomocou nich určujú rýchlosť a smer vetra vo vysokých nadmorských výškach a zisťujú hromadenie búrkových oblakov. Astronómovia, ktorí poslali rádiové vlny na náš najbližší satelit, Mesiac, boli schopní veľmi presne určiť vzdialenosť k nemu. Toto sú len dva príklady, ale dalo by sa uviesť veľa.

Echo! Povaha tohto javu bola dlho vysvetlená. Ale v dávnych dobách sa to zdalo tajomné a úžasné. A starí Gréci prišli s poetickou legendou o lesnej ozvene.

...Kedysi dávno žila v lese krásna nymfa menom Echo. Voľne šantila, spievala a tancovala, ako jej kamarátky – bohyne lúk, potokov, prameňov... No úbohá malá nymfa Echo nahnevala impozantnú, mocnú bohyňu Héru a Héra ju potrestala zákazom slova. Nymph Echo teraz mohol len opakovať slová iných ľudí.

Preto občas v lese počujeme smutný hlas nymfy Echo. A Puškin, uchvátený poéziou lesnej ozveny, o tom vytvoril nádherné básne:

Či zviera v hlbokom lese hučí, Či zatrúbi roh, či hromy, či za kopcom spieva panna - Na každý zvuk Na prázdnom vzduchu zrazu zrodíš svoju odpoveď.

Echo. Čo vieme o tomto zaujímavom fyzikálnom jave? Každý, kto si dobre pamätá školský kurz fyziky, asi odpovie, že ozvena je fyzikálny jav, ktorého podstatou je, že pozorovateľ prijíma vlnu, ktorá sa odráža od nejakej prekážky. Echo však nie je také jednoduché, ako sa zdá. Tento článok poskytne niekoľko zaujímavé fakty o tomto skutočne úžasnom fyzickom jave, o ktorom ste možno nevedeli. Tak začnime.

Čo je to ozvena?

Ako už bolo spomenuté vyššie, ozvena je zvuková vlna odrazená od nejakej prekážky (môže byť však aj elektromagnetická, ale takúto ozvenu, samozrejme, nebudete počuť). Odrazené zvukové vlny sa vracajú k pozorovateľovi (zdroj hluku), ktorý ich niekedy môže počuť oveľa neskôr. Práve tento zvuk odrazený od prekážok sa nazýva ozvena.

O pôvode slova echo

Toto slovo má zaujímavú históriu. Do ruštiny to prišlo z nemeckého slova echo. Toto slovo prišlo do nemeckého jazyka, podobne ako mnoho iných slov v západoeurópskych jazykoch, z latinčiny - ēсhō. A latinčina prevzala toto slovo z gréčtiny - ἠχώ , čo znamenalo „echo“.

Podmienky existencie ozveny

Na zobrazenie ozveny je potrebných niekoľko podmienok. Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo ozvenu nepočuť v byte či obchode, no zároveň je v horách mimoriadne dobre počuť? Faktom je, že ľudské ucho počuje ozvenu iba vtedy, keď odrazený zvuk znie oddelene od hovoreného zvuku a „nevrství sa“. Na vytvorenie takéhoto efektu je potrebné, aby čas, ktorý uplynie medzi vplyvom samotného zvuku a odrazenou vlnou na ucho, bol aspoň 0,06 sekundy. V bežnom prostredí (napríklad v byte) sa to nestane kvôli krátka vzdialenosť a rôzne predmety, ktoré tiež pohlcujú zvuk.

Niekedy je ozvena potlačená

Existuje termín nazývaný potlačenie ozveny. Používa sa v telefonovaní. Proces zrušenia ozveny je odstránenie ozveny, ktorá je pri spojení nepotrebná, čo zhoršuje kvalitu komunikácie. Potlačenie ozveny je potrebné nielen na zlepšenie kvality zvuku, ale aj na zvýšenie šírku pásma na komunikačnom kanáli.

Je tu miestnosť, kde nie je vôbec žiadna ozvena. Nazýva sa to anechoická komora. Existujú dva typy anechoických komôr. Každý typ slúži na „zaseknutie“ jedného alebo druhého typu ozveny. Jednoducho povedané, v takejto komore sa zvuk (alebo rádiové vlny) jednoducho neodráža od stien. Prvým je akustický typ. Ako už názov napovedá, slúži na potlačenie bežnej zvukovej ozveny. Druhá je teda rádiofrekvenčná a je potrebná na potlačenie odrazu rádiových vĺn.

Svetelná ozvena je astronomický pojem. K tomuto javu dochádza pri ostrom záblesku svetla (napríklad pri prepuknutí nov). Pri takomto záblesku sa svetlo odráža od predmetov a k pozorovateľovi sa dostane oveľa neskôr.

Svetová ozvena

Svetová ozvena, známa aj ako „ozvena s dlhým oneskorením“, je špeciálny efekt spojený s rádiovými vlnami. Tento špeciálny typ ozveny je zvuk, ktorý sa niekedy vyskytuje v dosahu krátke vlny, ktorý sa vráti nejaký čas po prenose signálu. Tento nezvyčajný a ťažko vysvetliteľný jav objavil v roku 1927 Škandinávčan Jorgen Hals.

Staroveký grécky mýtus o povahe ozveny

Starí Gréci vysvetľovali mnohé prírodné javy mýtmi. Echo nebola výnimkou. Mýtus o zrode ozveny znie asi takto: jedného dňa žiarlivá manželka Dia, Hera, potrestala krásnu nymfu Echo a zakázala jej odpovedať na otázky - Echo mohla len opakovať posledné slová adresované jej. Echo videla krásneho Narcisa kráčať lesom. Počul šušťanie a zvolal:

• -Kto je tu?
• -Tu! – kričala Echo späť.
• -Poď sem!
• -Tu! – radostne odpovedala Echo a rozbehla sa k Narcisovi, no ten ju odstrčil, pretože veril, že len on sám je hodný jeho lásky. Takže teraz sa krásna nymfa skrýva v lesoch a horách a občas opakuje slová cestovateľov.

O echolokácii

Každý vie, že netopiere a delfíny používajú echolokáciu na navigáciu vo vesmíre. Málokto však dokáže odpovedať na otázku „ako to všetko funguje? A funguje to nejako takto. V prvom rade myš vydáva ultrazvuk. Potom zachytí ozvenu toho istého zvuku, ktorý sa k nej vydáva, odráža sa od predmetov. Netopier má schopnosť rozpoznať ultra krátke intervaly, ktoré prechádzajú z emisie zvukový signál kým sa ozvena nevráti. Týmto spôsobom myš určuje vzdialenosť medzi stromami alebo inými objektmi a tiež „vidí“, ako ďaleko je od nej ten či onen hmyz. Prekvapivé je, že netopier dokonale odlíši ozvenu od statického (nepohyblivého) objektu od pohybujúceho sa objektu.

Echolokáciu objavili u delfínov pred viac ako polstoročím. Delfíny, podobne ako netopiere, využívajú ultrazvuk, hlavne frekvencie 80-100 GHz. Signály vysielané delfínmi sú neuveriteľne silné: môžu napríklad „vidieť“ kŕdeľ rýb viac ako jeden kilometer!

Malé zaujímavé fakty

• Ak je vzdialenosť od zdroja hluku k najbližšej prekážke (stena alebo skala), nevytvára sa ozvena.
• Slávna nemecká rieka Rýn je plná prekvapení. Napríklad existuje miesto, kde sa ozvena opakuje 20-krát
• V meste Verdun vo Francúzsku sú dve veže. Ak budete kričať, keď stojíte medzi nimi, budete počuť ozvenu svojho hlasu až 11-krát.
• Dionýzovo ucho je skutočným držiteľom rekordov v oblasti ozveny. Toto je jaskyňa v Syrakúzach v tvare ľudského ucha. Ale to nie je to, čo ho robí zaujímavým. Vďaka svojmu tvaru jaskyňa robí ozvenu neuveriteľne silnou. Hod kameňom alebo obyčajné tlesknutie sa ozve z tmy skutočným hromom