声音反射

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介绍

声波在障碍物处反射，就像来自障碍物后面相同距离处的虚构声源一样。

声音反射会导致混响、回声和扩散。不同的表面具有不同的反射能力，可以通过反射系数或吸收系数来计算。凹面将声波集中在特定区域，而凸面或形状通常通过促进良好的扩散来分散声音。可以证明，对称设计的表面会产生对称的反射，最突出的例子就是耳语回廊。声音沿着悬崖传播，通过抛物面反射器和多次反射，所有声音的反射都集中在抛物线上。

声音被描述为由粒子速度或位移振动引起的听觉或振荡。

什么是声音反射？

无论表面如何，只要声波进入相同的介质，就会发生声音反射，并且声波会全部或部分地向后弹回。人类在日常生活中无法进行口头交流，如果没有声波是不可能的。

图1：声音反射

• 声波是由不同来源的原子振动产生的，并通过大气传播。
• 声音的振动产生能量波，也用于交互以执行不同的任务（Mi 等人，2021）。
• 声波也遵循反射定律。声波穿过 IT 阶段，并在从较深介质的边界反射时发生转换。因此，入射波的压缩会被反射为压缩。

声音反射定律

声音反射遵循光的反射定律。从坚硬表面反射后听到的声音称为回声，即使声源停止振动，声音也会持续一段时间（Tsunokuni、Ikeda 和 Osaka，2021）。如果声音在撞击平面时没有被传输或吸收，它就会被反射。声音反射的两个定律是

• 声波的入射角等于反射角。

• 法线、入射声和反射声位于同一平面。

  
  

图2：反射

声波的反射定律就像在表面相对侧由刺激的镜像产生的反射一样。当声波的波长与反射表面的尺寸不同时，反射定律仍然成立。

声音反射的应用

下面列出了几个声音反射的应用

回声：如果声音从坚硬表面传播，人类可以通过持续的振动来体验声音反射。回声可以通过墙壁或悬崖产生，这是声音反射的主要例子（Fu、Cao 和 Xu，2019）。测距技术、声波导航和声纳利用声音反射的原理在水中导航和检测可用材料。海豚和蝙蝠利用这些回声来探测旅途中遇到的障碍物。

音板：音板被设计成弯曲的凹板。音板用于方便研讨会大厅或礼堂中的听众。音板通常放置在扬声器（Lisyutin、Yaroshenko 和 Lastovenko，2020）的对面。声音利用声音反射的损失接收扬声器的信号，并将类似的信息以更高的质量和精度反射给听众（Gubaidullin 和 Gafiyatov，2018）。即使他们坐在远离扬声器、麦克风或唱机的远处，这也提高了听众的清晰度和精确度。

图3：房间内声音的反射

扩音器：声音反射是扩音器的一个重要例子。扩音器类似于喇叭形管道，有助于在口头交流时防止多次反射和回声（Golovko、Ledenev 和 Antonov，2019）。在这种情况下，所有声波都被调整并微调到管道中。扩音器被广泛用于发出不同的公告。

听诊器：它是医生最需要的诊断设备。医生可以听到器官的运动或人体内部发生的任何事情。听诊器也基于声音反射的原理（Gubaidullin 和 Gafiyatov，2018）。从胸部捕获的声音通过导管被医生听到，被认为是医生最重要的基本工具。

结论

声音以内力在特定介质中传播。声音的传播表现为机械波，通过透明介质（如水或空气）传播。声音反射定义为当从基础表面（例如悬崖或墙壁）发生反射时听到的声音。声音在日常生活中极其重要，如果没有它，与外部世界的互动将是不可能的。与声音反射类似，声能与声波的振动有关。声音不能穿过真空，声波也看不见。从平面上弹回波的现象称为声音反射。

常见问题

Q1. 什么是声强？

声强是指在某一点通过单位面积传播的能量量。声强与声源和该点之间距离的平方成反比。声强与频率的平方和介质密度的振动成正比。

Q2. 声音是如何产生的？

当任何物体振动时，周围空气分子会发生运动。分子经常碰撞最近的分子，使它们振动。这种连锁反应的运动被称为声波，它会一直持续下去，直到分子失去焦点和能量。

Q3. 哪些材料或物体反射大部分声音？

金属表面平均而言往往会反射原始声音输入的最高百分比。在许多情况下，木材有可能持续反射少量声音。

Q4. 什么是混响？

混响用于说明声音反射的原理。它可以从不同的应用中区分出来，因为它有助于解释声音持续存在的意愿，这在多次反射后可见。由于多次反射持续很长时间，反射回来的声音可能质量差或模糊。

参考文献

期刊

Fu，Y.，Cao，Y. 和 Xu，Y.（2019）。具有简化设计的声学超材料中的多功能反射。应用物理快报，114（5），053502。检索自：https://aip.scitation.org

Golovko，A.，Ledenev，V. 和 Antonov，A.（2019）。围护结构声音反射性质对房间混响过程的影响。在 MATEC Web of Conferences（第 265 卷，第 05014 页）中。EDP 科学。检索自：https://www.matec-conferences.org

Gubaidullin，D. A. 和 Gafiyatov，R. N.（2018 年 7 月）。声波穿过双组分气泡液层的反射和透射。在物理学杂志：会议系列（第 1058 卷，第 1 期，第 012055 页）中。IOP 出版社。检索自：https://iopscience.iop.org

Lisyutin，V.，Yaroshenko，A. 和 Lastovenko，O.（2020）。将扩展的海洋沉积物多孔声学模型应用于计算海底声音反射系数。在 E3S Web of Conferences（第 224 卷，第 02011 页）中。EDP 科学。检索自：https://www.e3s-conferences.org

Mi，Y.，Zhai，W.，Cheng，L.，Xi，C. 和 Yu，X.（2021）。声学黑洞的波捕获：同时降低声音反射和透射。应用物理快报，118（11），114101。检索自：https://aip.scitation.org

津之国一、池田裕、大阪奈津子 (2021年3月)。基于等效源和镜像源方法的初级反射声场可视化。2021年高级成像技术国际研讨会论文集 (第11766卷，第90-95页)。SPIE。检索自：https://www.spiedigitallibrary.org

网站

Salfordacoustics (2022)。关于房间内的衍射和反射。检索自：https://salfordacoustics.co.uk [检索日期：2022年6月17日]

Sfu (2022)。关于反射。检索自：https://www.sfu.ca [检索日期：2022年6月17日]