II-BOB Tovush to’lqinlarining interferentsiyasi va tovushlarni qabul qilish
2.1 Tovush to’lqinlarining interferentsiyasi
Tovush to’lqinlarida xarakterli interferentsiya hodisalarini ko’rish osondir. Tovush interferentsiyasiga oid eng sodda tajriba sxematik ravishda 287-rasmda tasvirlangan truba yordamida amalga oshiriladi. Tovush manbai trubaga o’rnatilgan A voronka oldiga qo’yiladi. So’ng truba tarmoqlanib, ABD va ACD ikkita tirsakni hosil qiladi. ACD tirsak bir-birining ichiga kiruvchi trubalardan iborat; uni uzaytirish va kalta qilish mumkin. Tovush to’lqinlari trubaning E uchiga ikki yo’l bo’yicha: ABD tirsak hamda ACD tirsak bo’yicha keladi. Tirsaklar uzunligi birday bo’lmaganda E nuqtaga turli tirsaklar bo’yicha kelgan to’lqinlarning bosib o’tgan yo’llari orasida farq bo’ladi. Agar bu farq juft sondagi yarim to’lqinlarga teng bo’lsa, ya’ni bo’lsa (bu yerda k – butun son), tovush E nuqtada, bitta tirsakdan kelganiga qaraganda kuchayadi. Yo’llar orasidagi farq toq sondagi yarim to’lqinlarga teng bo’lsa, ya’ni bo’lsa, tovush susayadi.
Bu trubadan foydalanib, ma’lum manbadan chiqayotgan tovushning to’lqin uzunligini o’lchash mumkin. Buning uchun tovushning bir susayishidan ikkinchi susayishigacha C naycha qanchaga surilganini o’lchash kerak. Tirsak uzunligining o’zgarishi to’lqin uzunligi ni beradi. Tovush to’lqinlarining uzunligini mana shu usulda o’lchash interferentsiya hodisasiga asoslangandir, shuning uchun u interferentsiya usuli deb ataladi. 1-rasmda tasvirlangan truba optikada yorug’lik to’lqinlarining uzunligini o’lchash uchun ishlatiladigan interferometrlarning eng sodda xilidir.
1-rasm. Tovush interferensiyasini kuzatish uchun ishlatiladigan truba
Amalda bunday trubadan foydalanib, faqat o’rta diapazondagi tovush to’lqinlarining uzunligini o’lchash mumkin, chunki chetki tovush to’lqinlariga juda ham uzun yoki juda ham qisqa to’lqinlar to’g’ri keladi. Haqiqatan ham, tovush tezligi V=331 m/sek bo’lgan havoda =20 gts chastotali eng sust tovush to’lqinlariga m=16,5 m to’lqin uzunligi to’g’ri keladi; =2•104 gts chastotali eng tez tebranishlarga esa =1,65 sm to’lqin uzunligi to’g’ri keladi. O’rtacha =500 gts chastotaga =66,2 sm to’g’ri keladi.
Agar trubaning A voronkasiga murakkab tozush yuborilsa, yo’llar orasidagi ayirmaning ma’lum bir qiymatida shu ayirmaning qiymati qaysi tebranishlar uchun toq sondagi yarim to’lqinlarga: /2, 3 /2, 5 /2 va hokazolarga teng bo’lsa, o’sha tebranishlar susayadi. Natijada murakkab tebraniishing bir qator garmonik tashkil etuvchilari tushib qoladi va murakkab tebranishning xarakteri o’zgaradi. Shunday qilib, truba ma’lum chastotali tebranishlarga, nisbatan fil’tr vazifasini bajaradi.
Birday chastotali va birday amplitudali bir-biriga qarama-qarshi tarqaluvchi ikki to’lqinning interferentsiyasi interferentsiyaning xususiy holidir. Bu holda turg’un to’lqinlar hosil bo’lishligi ko’rsatilgan edi. Tovushning devordan qaytishida turg’un to’lqinlarning vujudga kelishini bevosita kuzatish mumkin. Buning uchun ma’lum to’lqin uzunligiga ega bo’lgan tebranishlarni tarqatuvchi manbadan foydalanish kerak; shu bilan birga, bu tebranishlarning to’lqin uzunligi qo’shni do’ngliklar orasidagi masofalar uncha katta bo’lmasligi uchun yetarlicha qisqa bo’lishi kerak. Quloqni devorga yaqinlashtirib va uzoqlashtirib, zichlikning eng keskin o’zgargan joylarida, ya’ni tugunlar hosil bo’lgan joylarda tovushning kuchayishini payqash mumkin.
Kundt turg’un to’lqinlarni kuzatishning juda ham ayoniy usulini taklif qildi. Shisha nayning ikki uchi A va C tiqinlar bilan zich berkitiladi (2-rasm). C tiqindagi teshikdan o’rtasi qisib qo’yilgan metall sterjen o’tkazilgan. Uning uchiga nay ichiga erkin kira oladigan po’kak disk B o’rnatilgan. Agar sterjenni kanifol sepilgan charm bilan ishqalab, unda bo’ylama tebranishlar vujudga keltirsak, unda turg’un to’lqin hosil bo’lib, uning tugunchasi sterjenning qisilgan joyida, do’ngliklari esa uning uchlarida bo’ladi.
2-rasm. Turg’un to’lqinlarni kuzatish ustida Kundt tajribasi
Po’kak disk B tebrana boshlaydi va nay ichidagi havoni tebrantiradi. Nay bo’yicha oldinga borayotgan to’lqin nayning A uchidan qaytib orqaga ketayotgan to’lqin bilan interferentsiyalashadi. Agar nayning uzunligi bo’yicha butun sondagi yarim to’lqinlar joylasha oladigan bo’lsa, nayda turg’un to’lqin hosil bo’ladi va uning uchlarida siljishlarning tugunlari vujudga keladi. Nay ichiga sepib qo’yilgan po’kak qipiqlari to’lqinning do’ngligi hosil bo’lgan joylardan sochilib ketadi, lekin tugunlar hosil bo’lgan joylarda qipiqlar saqlanib qoladi. Buning natijasida tugunlar va do’ngliklar hosil bo’lgan joylarni bevosita ko’rish mumkin bo’ladi. Ikki qo’shni tugunlar (yoki do’ngliklar) orasidagi masofani o’lchash nayda hosil qilingan tovush to’lqini uzunligining yarmisini beradi. Demak, Kundt nayi ham tovush to’lqinlarining uzunligini o’lchash uchun xizmat qiladi.
Tugunlar va do’ngliklarning hosil bo’lishini tovush chiqaradigan plastinkalarda ham kuzatish mumkin. Bu holda biz tugun chiziqlarning vujudga kelishini ko’ramiz. Kuzatish uchun o’rtasidan mahkamlab qo’yilgan jez plastinka olinadi va unda kamoncha yordamida tebranish vujudga keltiriladi. Plastinkaga ozgina qum sepib qo’yiladi. Plastinka tebranganda qum do’ngliklardan otilib, tugun chiziqlar bo’yicha to’planadi. Plastinkada murakkab shakllar hosil bo’ladi, bu shakllarga qarab, tebranishning xilini bilib olish mumkin. Ba’zi xususiy hollar uchun bu shakllar 3-rasmda tasvirlangan. Tebranishlarning ko’rinishi kamoncha yordamida qo’zg’atilgan nuqtaga va, shuningdek, plastinkaga tegib turish nuqtasiga bog’liq bo’ladi. Qo’zg’atilgan nuqtada do’nglik hosil bo’ladi, tugun chiziq esa bizning barmog’imiz plastinkaga tegib turgan joyda plastinkaning chetiga keladi. Boshqa chiziqlar plastinkada simmetrik ravishda joylashgan bo’ladi. Agar barmoqni plastinkaning burchagiga tegizib turib, kamonchani plastinkaning biror tomoni o’rtasidan yurgizsak, 3-a rasmda tasvirlangan shakl hosil bo’ladi. Bu holda tugun chiziqlar diagonallar bo’yicha joylashgan. Agar biz, aksincha, plastinkaning yon cheti o’rtasiga barmoqni tegizib turib, plastinka burchagiga yaqin joydan kamonchani yurgizsak, ikkinchi shakl hosil bo’ladi (3-b rasm). Bir vaqtda plastinkaning bir burchagiga va bir tomoni o’rtasiga barmoqlarni tegizib turib, boshqa bir tomoni o’rtasidan kamonchani yurgizsak, tugun chiziqlarning murakkabroq joylashishi hosil bo’ladi (3-v rasm).
3-rasm. Tugun chiziqlari
Tugun chiziqlarning ko’rinishini o’rganish telefon va boshqa akustik asboblardagi membranalar tebranishining xarakterini aniqlashda amaliy ahamiyatga egadir.
|
