Hallo,
mir ist folgendes Problem eingefallen:
Stößt eine Schallwelle, die aus einer Komponente, die senkrecht zur Wand steht und aus einer, die parallel zur Wand läuft(Welle trifft also unter einem bestimmten Winkel auf die Wand, der nicht 0 und nicht 90° ist), auf ein Wand und wird der senkrechte Teil völlig weg gedämpft bzw. transmittiert, so verursacht der parallele Teil nun neue Wellen entlang der Wand, während er sich parallel zu Wand ausbreitet, die sich unter dem am Einfallslot gespiegelten Einfallswinkel wieder weg von der Wand bewegen.
Denn der zur Wand parallel laufende Teil der ursprünglichen Welle erzeugt ja Druckschwankungen, die sich in alle Richtungen ausbreiten.
Ist das so richtig?
Oder läuft dann die parallele Komponente einfach an der Wand entlang, bis sie auch weg gedämpft ist?
Denkt man das aber zu Ende, so würde das Gesetz von Einfallwinkel=Ausfallwinkel nicht mehr stimmen, da die Welle ja dann an der Wand entlang laufen würde.
Oder aber haben die Richtungen der Komponenten gar nicht zu sagen, in welche Richtung die Welle sich ausbreitet, sonder geben lediglich die stärke an, mit der die Welle unterwegs ist und durch die Bedingung der positiven Interferenz haben die reflektierten Wellen gar keine andere Möglichkeit als Einfallswinkel=Ausfallwinkel einzuhalten?
Hallo Tim
Ohne weiter auf Zahlenspielereien einzugehen, soll soviel gesagt werden:
Die Schallwellen schwingen in bestimmte Richtungen, je nach Anprallwinkel kannes zu Wellenumwandlungen kommen.
Die Reflektionsgesetze UND die Brechnungsgesetze gelten uneingeschränkt. Rechenfehler entstehen durch ungenügende Berücksichtigung der Grenzflächen Struktur, der Schallgeschwindigkeiten und der Medienstruktur.
Gruß
Rochus
Die Aufspaltung des Vektor ist eine Konstruktion, die in manchen Fällen die Betrachtung erleichtert. Man kann die nicht beliebig sagen, jetzt betrachte ich den Vektor in eine Raumrichtung nicht mehr.
Mal ganz abgesehen davon dass es sowas wie eine glatte Wand
nicht gibt. Ein Teil wird also immer in andere Richtungen
reflektiert.
Kann man eigentlich Reflexionsgitter für Schallwellen bauen? Mir fällt jetzt zumindest nichts ein, woran das scheitern sollte. Da müsste es dann auch Reflexe höherer Ordnung geben.
Mal ganz abgesehen davon dass es sowas wie eine glatte Wand
nicht gibt. Ein Teil wird also immer in andere Richtungen
reflektiert.
Man rechnet hier meist mit einer diffusen Reflexion als guter Näherung, gerade auch weil man eher mit breitbandigen Signalen zu tun hat, wo sich eine höhere Reflexionsordnung nicht so leicht identifizieren lässt.
Kann man eigentlich Reflexionsgitter für Schallwellen bauen?
Mir fällt jetzt zumindest nichts ein, woran das scheitern
sollte. Da müsste es dann auch Reflexe höherer Ordnung geben.
Also, es gibt zumindest Lautsprecherzeilen, Mikrofonarrays(z.B. auch das Mikro am Rednerpult im Bundestag: http://i.ytimg.com/vi/cKbJ3quLy5E/0.jpg), Wellenfeldsynthese, Beamforming, die alle solche Interferenzeffekte ausnutzen.
Zu einem Reflexionsgitter suche ich eine geeignete Freitreppe, die man mit Sinuswellen passender Wellenlänge beschallen kann. Dann muss da noch eine Brücke über die Treppe gehen, um die reflektierte Welle mit Haupt und Nebenmaxima zu vermessen. Dort kann man sowas wahrscheinlich nachweisen. Anwendungen dafür sind mir im Moment nicht bekannt.
Gibt es da irgendwelche Sportstadien, bei denen an der Bedachung schon Mikrofone hängen?
Zu einem Reflexionsgitter suche ich eine geeignete Freitreppe,
die man mit Sinuswellen passender Wellenlänge beschallen kann.
Ein Lattenzaun sollte es eigentlich auch tun. Bei senkrechtem Einfall, einem Lattenabstand von 10 cm und einer Frequenz von 10 kHz dürfte der Reflex erster Ordnung beispielsweise bei 20° liegen. Wenn die Dämpfung nicht zu stark ist, müsste das gut zu messen sein.
du solltest dich mal mit der "Flüster-Gallerie der Saint Paul’s Cathedral in London befassen, da gibt es gute Erklärungen zu der Frage.
Man braucht dort wirklich nur ganz leise zu flüstern und der Schall saust über eine sehr weite Strecke (34 Meter) an der Wand rund bis zur anderen Seite, ich habs selbst erlebt, es stimmt tatsächlich
Es gibt kein Modell in der Physik, das uneingeschränkt gilt.
Die Reflektionsgesetze UND die Brechnungsgesetze gelten
uneingeschränkt.
Entschuldige, aber das ist Blödsinn. Die Reflexionsgesetze und Brechungsgesetze sind Näherungen, die auf Modellannahmen beruhen, so wie alles in der Physik. Verlässt man den Gültigkeitsbereich des Modells (z.B. sehr hohe Frequenzen --> Phononen) dann können noch ganz andere Effekte als Reflexion und Brechung eine Rolle spielen.
NEUE IDEE
Hallo,
also ich bin auf die Idee gekommen die Welle in zwei sich überlagernde Komponenten aufzuspalten (eine senkrecht eine parallel zur Wand, weil ich nur Formeln für die Impedanzberechnung von Schall für senkrechten Einfall auf eine Wand gefunden hab, aber nie für Einfall unter beliebigem Winkel.
Wenn man die Welle als Produkt einer komplexen e-Funktion darstellt, dann ist das doch die Überlagerung von zwei Wellen, eine senkrecht zur Wand, eine parallel und führt zur Ausbreitung unter beliebigem Winkel zur Wand, oder?
Kann man mit diesem Wellenmodell dann zeigen, wenn beide Komponenten unterschiedlich stark an der Wand gedämpft werden, sich die Phasen so verschieben, dass das Reflexionsgesetz in der Form „Einfallswinkel=Ausfallwinkel“ nicht mehr stimmt, sondern dass der Ausfallwinkel von der unterschiedlichen Beeinflussung der unterschiedlichen Wellenkomponenten abhängt?
Mich interessiert einfach, ob man für Schall ein ähnliches komplexes Formelgebilde entwickelt hat wie für Licht mit den Fresnelformeln, wo man auch für jeden beliebigen Einfallswinkel den Reflexionsfaktor bestimmen kann.
P.S.: Ist für Licht ein Fall bekannt, bei dem bei einer Reflexion der Einfallswinkeln nicht mit dem Ausfallwinkel übereinstimmt?
weil ich nur Formeln für die
Impedanzberechnung von Schall für senkrechten Einfall auf eine
Wand gefunden hab, aber nie für Einfall unter beliebigem
Winkel.
Heinrich Kuttruf, „room acoustics“, 5. Auflage, Spon Press, London and New York, 2009, ISBN 978-0-415-48021-5 Buch anschauen [Buch anschauen] [Buch anschauen], Kapitel 2.
Auch nicht schlecht. Mal sehen, wo hier der nächste Lattenzaun steht. Immerhin gibt es praktisch erprobte Rechenmodelle, um die Schallbeugung über die Oberkante einer Lärmschutzwand zu bestimmen.
Und dann gibt es auch akustische Reflexionsgitter zu kaufen, die so gestaltet sind, dass die Ausprägung gerichteter Reflexionen gerade vermieden werden soll: http://www.wvier.de/diffusoren.htm
Heinrich Kuttruf, „room acoustics“, 5. Auflage, Spon Press,
London and New York, 2009, ISBN 978-0-415-48021-5 Buch anschauen [Buch
anschauen] [Buch anschauen], Kapitel 2.
Genauer: Kapitel 2.3, Formel (2.15)
Ok, es gibt also eine Formel für die Impedanz unter beliebigem Winkel.
Leider ist die Buchvorschau genau auf dieser Seite unter books.google.de unterbrochen und die nächste Bibliothek, die das haben könnte sehr weit weg.
Was ist aber mit der Richtung dieser reflektierten Welle?
Sollten beide Komponenten gleich gedämpft/reflektiert also beeinflusst werden, so sollte das Gesetz von Einfallwinkel=Ausfallwinkel gelten.
Was passiert aber, wenn eine Komponente ganz oder anders als die andere Komponente gedämpft bzw. weniger/mehr reflektiert wird.
Kann man dann zeigen, dass sich das Maxima nicht mehr als Ausfallwinkel den Einfallwinkel hat?
Gibt es Beispiele bei elektromagnetischen Wellen?
die nächste Bibliothek, die
das haben könnte sehr weit weg.
neben dem Hinweis auf die Fernleihe noch ein weiterer Tipp: Du musst dich nicht von Deinem Computer wegbewegen, um herauszufinden, welche Bibliothek welches Buch hat:
