Как работает рупор?
Мы традиционно пользуемся рупором для усиления голоса. Принято считать, что это устройство, направляя звук в определенном направлении, не позволяет ему рассеиваться. Однако на деле рупор – не просто обычный концентратор. Рупор купить можно на прекрасном сайте kladok.ru.
Акустическая энергия берется рупором из источника и концентрируется в узкий пучок. Однако на деле рупор – не просто обычный концентратор. Он гораздо эффективнее. Он добавляет звуку несвойственную ему доселе мощность. Еще лорд Релей разработал теорию звука. Он утверждал, что для острого конуса интенсивность возрастает не только благодаря концентрации, или изменению угла излучения, в пределах которого идет звук. При этом возрастает энергия, которую испускает источник. По словам Релея, уменьшив угол, под которым раскрывается рупор, можно получить от источника звука любые нужные объемы энергии. При этом за счет удлинения рупора облегчается выход указанной выше энергии в окружающую среду. С его теорией можно согласиться! Но почему это происходит?
Давайте разберемся, как можно излучать звук максимально эффективно. Звуковая волна генерируется не так уж и просто. Как правило, ее производят колеблющиеся мембраны: скажем, диффузор динамика. Он неизменно обладает парой поверхностей, излучающих звук. Излучение идет в противофазе – по понятным геометрическим причинам. Сжимая воздух с одной стороны, диффузор всегда его разряжает – с другой. Так что динамик, по сути является двумя звуковыми источниками, находящимися по разные стороны от диффузора и излучающими звук в противофазе. Проблему составляет как раз пара источников в противофазе. Ведь звуковая волна в этом случае не распространяется в пространство, а замыкается меж источниками. Возьмем в качестве примера низкочастотные колебания. Движущийся вперед диффузор динамика по идее сжимает перед собой воздух, разрежая его же за собой. Однако в нашем случае воздух пойдет по простому пути: перетечет на заднюю сторону диффузора с передней по кругу.
Последний, при этом, не ощущая воздушного сопротивления, как бы колеблется в вакууме. Результат: вне зависимости от мощности звукового источника, вся его мощь может быть истрачена на сжатие воздуха, который просто обтечет излучатель под этим давлением. Данный воздушный поток вкруг диффузора – как раз та самая сильная волна звука, излучаемая с одной на другую его сторону. Подобным образом замкнуться звуки прочих частот. Их волны уложатся на дороге от передней до задней стороны мембраны целое количество раз. Процесс называют «акустическим коротким замыканием». В результате него выдаваемый динамиком звук поглощается им же по замкнутой дорожке произвольной длины. Случись такое «замыкание», и динамик прекращает излучать звук, колеблясь, как уже говорилось выше, не ощущая воздуха, практически в вакууме. Оно может произойти как с одной стороны на другую, так и вообще по одной стороне. Последний вариант возможен при наличии внешних препятствий. Возможно замыкание и меж диффузорами пары различных динамиков. Бороться с коротким замыканием пары сторон одного диффузора можно, увеличивая его диаметр. Ведь при этом возрастет и путь огибания. Тогда находящемуся в центре диффузора воздуху проще сжиматься, нежели обтекать его. На краях же акустическое замыкание все же останется. Известное всем специалистам правило повышения эффективности излучения таково: для более низких звуков нужен диффузор больших размеров. Можно не увеличивать диффузор, а поместить его в стенку, излучающую, конечно, звук, но и препятствующую акустическому замыканию. Можно пойти дальше, изолировав друг от друга обе диффузорные поверхности – переднюю и заднюю. Динамик вставляется при том в самую обычную колонку или замкнутый ящик.