Dósasími og hljóðrör

Þegar við viljum heyra betur í einhverjum hljóðgjafa, t.d. útvarpi eða viðmælanda, erum við vön að færa okkur nær þeim. Þetta er vegna þess að hljóð dreifist yfirleitt út um rýmið þegar það fjarlægist hljóðgjafann. Ef þú stæðir úti á túni með útvarpstæki mundi hljóðstyrkur þess minnka með fjarlægð vegna þess að þegar hljóðið berst í burtu dreifist styrkur þess út á sívaxandi svæði. Við getum hins vegar komið í veg fyrir þessa deyfingu með því að koma í veg fyrir það að hljóðið dreifist út. Hér eru tvö tæki sem flytja hljóð svo það megi ræða saman yfir talsverðar vegalengdir.

Hljóðrör

Rörið er afar einfalt tæki: bara sveigjanlegt rör. Hvers kyns fyrirstaða drekkur í sig eða endurkastar hljóðbylgjunum svo með því að beina hljóðinu inn í barkann getur það ekki dreifst út. Hljóðið dofnar vissulega við sífellda árekstra við veggi barkans en tapið við það er afar lítið miðað við það hversu mikið hljóðið mundi dofna með fjarlægð. Barkinn virkar því svipað og ljósleiðari en í góðum ljósleiðara er tapið svo lítið að ljósmerkin geta borist hundruðir kílómetra. Hreyfing lofts hefur líka áhrif á útbreiðslu hljóðs. Þess vegna berst hljóð mun betur í logni en þegar vind hreyfir. Dofnun hljóðs við útbreiðslu án fyrirstöðu fylgir afar einföldu lögmáli. Ef athugandi færir sig tvöfalt fjær hljóðgjafa, til dæmis úr 2 m fjarlægð í 4 m fjarlægð, minnkar hljóðstyrkurinn um fjórfalt. Eins ef athugandinn færir sig þrisvar sinnum fjær minnkar hljóðið um nífalt. Ástæðan er sú að hljóðið dreifist út þannig að orka þess er dreifð í eins konar kúluskel um hljóðgjafann. Flatarmál kúluskeljarinnar er í öfugu hlutfalli við annað veldi geisla kúlunnar og því fæst að hljóðstyrkurinn fellur með þessu tvíveldi.

Dósasími

Þegar þú talar inn í dósina lenda hljóðbylgjurnar á botni hennar. Botninn er sveigjanlegur og titrar því í takt við hljóðbylgjurnar. Ef strengur er strekktur úr botni dósarinnar yfir í botn annarrar dósar flytur hann titringinn eftir strengnum þannig að botninn í síðari dósinni titrar einnig í takt. Rétt eins og hljóðbylgjurnar létu botn fyrri dósarinnar titra í takt við þær myndar titringurinn í síðari dósinni hljóðbylgjur í takt við þær fyrri. Þannig hefur hljóðið, eða titringurinn, náð að ferðast úr loftinu við fyrri dósina, í dósarbotninn, eftir strengnum, í dósarbotn síðari dósarinnar og aftur í loftið. Til þess að fá sem best hljóð þarf botninn að vera hæfilega sveigjanlegur, strengurinn stífur og orkutapið við svignunina í botninum og teygjuna í strengnum að vera lítið. Best er að dósabotninn sé þvert á strenginn þar sem strengurinn flytur þverbylgjur mun verr en langsbylgjur á milli dósabotnanna.

Ítarefni

Hljóðið berst frá hljóðgjafa til hlustanda á ákveðnum hraða sem fer eftir efninu sem hljóðið berst um. Hljóðhraðinn gerir það að verkum að við getum heyrt bergmál við blokkir, stóra hamra eða í hellum. Ef rör eru nógu löng geta þau gefið mjög skýr bergmál eins og sést og heyrist á þessu skemmtilega myndbandi: