У меня проблемы с пониманием электромагнитного излучения (или волн в целом, будь то ЭМ или звук). Если у меня есть динамик мощностью 1 Вт, разделен ли он на бесконечность и распределен ли так, чтобы его могли слышать все вокруг динамика во всех направлениях?
Я не верю, что у них есть «высота», чтобы достичь более чем одного человека одновременно, но если бы они это сделали, они, вероятно, столкнулись бы в одной точке. Как звуковые волны распространяются «назад» (т.е. вы находитесь за динамиком), рассеиваются ли они частицами воздуха или самими собой, чтобы люди сзади могли их услышать (с уменьшенной амплитудой)?
Я просто не уверен, как обернуть мою голову вокруг этого.
Во-первых, электромагнитные волны нельзя бесконечно делить (не совсем уверен насчет звуковых волн, есть некоторая концепция фононов). ЭМ волны приходят в виде конечных пакетов, известных как фотоны. Но это не имеет отношения к основной проблеме. Да, в общем случае для источника звука/света, который не имеет предпочтения по направлению, волны будут распределяться равномерно, а для динамика не так много. Но волны будут распространяться во все стороны, просто неравномерно. Посмотрим.
Теперь волны не должны излучаться везде одновременно. Нормальные антенны излучают во всех направлениях, но есть и направленные антенны, которые излучают в основном вперед.
Сравнивать свои переживания со светом и звуком — плохая идея, потому что свет имеет небольшую длину волны (в микрометрах), а звук — в метрах. Что это меняет? Он изменяет степень дифракции. Дифракция — это огибание волн вокруг препятствий, и она более эффективна для больших длин волн. См. диаграммы здесь (хотя они для источника, излучающего во всех направлениях) . Все волны могут огибать углы, но мы замечаем это только для звука, так как он имеет большую длину волны.
Теперь, как это объясняет, что кто-то слышит их сзади? Есть два взгляда на это. Один из способов (который мне не нравится) — просто сказать, что звук дифрагирует вокруг вашей головы. Ведь голова - это своего рода препятствие (Можно рассмотреть и частицы воздуха). Помните, что интенсивность звука резко снижается, когда вы стоите за динамиком, так что это, кажется, объясняет явление.
Мне нравится объяснять это следующим образом. (Если вы не знаете механизма распространения звуковых волн, сначала прочтите это и поймите, что такое сжатие/разрежение). Обратите внимание, что я не уверен, является ли это общепринятым объяснением, просто гораздо проще «обернуть голову». И это, кажется, работает.
Я буду ссылаться на эту диаграмму (извините за небрежность) для этой части моего ответа:
В (A) говорит человек. Он генерирует колебания давления (то есть звук). На диаграмме я обозначил сжатия черными линиями и разрежения желтыми. Не должно быть такой большой разницы в размерах, но я довольно ленив. Я также не заставлял звуковые волны распространяться наружу по мере развития диаграммы из-за вышеупомянутой лени.
Теперь воздух позади человека находится под нормальным давлением. Значит, его будут засасывать разрежения, и точно так же в эту область будут засасываться сжатия. Смотрите стрелки в (B). Теперь, благодаря воздухообмену, давление в области рядом с разрежением уменьшится, а в области сжатия увеличится (С). Наконец, мы получаем (чуть более слабый) набор сжатий и разрежений за динамиком (сверху тоже бывает, но я этого не нарисовал). Легко видеть, что этот процесс будет продолжаться, и звук в итоге пойдет во всех направлениях, с разной интенсивностью.
Я не верю, что у них есть «высота», чтобы достичь более чем одного человека одновременно, но если бы они это сделали, они, вероятно, столкнулись бы в одной точке. Не могли бы вы уточнить это? Я не понимаю, что именно вы спрашиваете. Если вы говорите о звуке из динамика, он будет достигать всех, кто находится поблизости. Я не знаю, что вы подразумеваете под "высотой".
Скорее всего, это объяснение в конце концов сведется к дифракции, но лично мне кажется, что ее легче понять, чем дифракцию (которая скорее является явлением «просто так», пока вы не изучите волны как следует)
Звук способен широко дифрагировать. Таким образом, он может делать всевозможные вещи, которые мы не наблюдаем со светом, например огибать препятствия. Звук МОЖЕТ быть слышен из-за источника, но интенсивность будет меньше. Это можно объяснить как дифракцией, так и фундаментальной разностью давлений.
Электромагнитные или акустические волны не могут быть «бесконечно разделены», но минимальные «части» волн (кванты — фотоны или фононы) обычно имеют очень низкую энергию. Излучение акустического динамика или электромагнитной антенны распространяется во всех направлениях, но если динамик или антенна направленные, то так называемая интенсивность излучения сильно зависит от направления. В некоторых направлениях интенсивность может быть крайне мала. Распространение излучения, в том числе обратное (скажем, за динамиком), определяется так называемой дифракцией (можете погуглить этот термин).
Дэвид З.
Джон К.