ध्वनि का परावर्तन और अवशोषण - प्रतिध्वनि और अनुनाद

ध्वनि और इसके व्यवहार को समझना भौतिकी का एक अनिवार्य भाग है। इस व्याख्या में, हम देखेंगे कि कैसे ध्वनि तरंगें सतहों के साथ बातचीत करती हैं, जैसे कि परावर्तन और अवशोषण की प्रक्रियाओं के माध्यम से, और कैसे ये बातचीत अनुनाद और प्रतिध्वनि जैसी घटनाओं को जन्म देती हैं।

ध्वनि तरंगें: मूल बातें

ध्वनि तरंगों में यात्रा करती है। ये तरंगें तब उत्पन्न होती हैं जब एक वस्तु कंपन करती है, जिससे आसपास के माध्यम (आमतौर पर वायु) के कण भी कंपन करते हैं। जब ध्वनि तरंगें यात्रा करती हैं, तो वे ऊर्जा ले जाती हैं, जो हमें ध्वनियाँ सुनने में मदद करती हैं।

ध्वनि कैसे यात्रा करती है?

ध्वनि को यात्रा करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि यह निर्वात में यात्रा नहीं कर सकती। पृथ्वी पर, ध्वनि आमतौर पर वायु के माध्यम से यात्रा करती है, लेकिन यह पानी, ठोस वस्तुओं और अन्य गैसों के माध्यम से भी यात्रा कर सकती है। ध्वनि की गति माध्यम के अनुसार भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, ध्वनि पानी में हवा से अधिक तेज़ी से यात्रा करती है।

ध्वनि का परावर्तन

जब कोई ध्वनि तरंग किसी सतह पर टकराती है, तो तरंग का कुछ हिस्सा वापस उछलता है। इस घटना को परावर्तन कहा जाता है। जिस कोण पर ध्वनि तरंग किसी सतह पर मंडराती है (आवृत्ति कोण) वह उस कोण के बराबर होता है जिस पर यह परावर्तित होती है (परावर्तन कोण)। यह सिद्धांत उस तरह से मिलता जुलता है जैसे प्रकाश सतहों से परावर्तित होता है।

ध्वनि परावर्तन का दृश्य प्रदर्शन

ध्वनि परावर्तन के उदाहरण

ध्वनि परावर्तन का एक रोज का उदाहरण तब होता है जब आप एक प्रतिध्वनि सुनते हैं। यदि आप पहाड़ी क्षेत्र या बड़े खाली कमरे में चिल्लाते हैं, तो आप अपनी आवाज़ को वापस सुन सकते हैं। यह इसलिए होता है क्योंकि ध्वनि तरंगें सतहों से परावर्तित होकर आपके कानों तक वापस पहुँचती हैं।

प्रतिध्वनि

प्रतिध्वनि एक परावर्तित ध्वनि है जो मूल स्रोत द्वारा स्पष्ट रूप से सुनी जा सकती है। प्रतिध्वनि को स्पष्ट रूप से सुनने के लिए, परावर्तन सतह ध्वनि स्रोत से कम से कम 17 मीटर दूर होनी चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि मानव कान प्रत्यक्ष और परावर्तित ध्वनियों के बीच अंतर नहीं कर सकता जो 0.1 सेकंड से कम के समय अंतराल में सुनी जाती हैं।

अनुनाद का गणितीय विवरण

प्रतिध्वनि के वापसी के समय की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

t = 2d / v

जहाँ पर:

• t समय है सेकंडों में,
• d दूरी है मीटरों में परावर्तन सतह से,
• v उस माध्यम में ध्वनि की गति है मीटर प्रति सेकंड।

उदाहरण गणना

माना आपने घाटी में चिल्लाया, और परावर्तन सतह 68 मीटर दूर है। यदि ध्वनि की गति लगभग 343 मी/से है, तो आप प्रतिध्वनि के लौटने में लगने वाले समय की गणना इस प्रकार कर सकते हैं:

t = 2 * 68 / 343 ≈ 0.4 सेकंड

ध्वनि अवशोषण

जब ध्वनि तरंगें किसी सतह पर टकराती हैं, तो सभी परावर्तित नहीं होतीं। ध्वनि ऊर्जा का कुछ भाग सतह द्वारा अवशोषित हो जाता है। इसका मतलब है कि ध्वनि ऊर्जा अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित होती है, आमतौर पर ऊष्मा में। अवशोषित ऊर्जा की मात्रा सतह की सामग्री पर निर्भर करती है: नरम और छिद्रपूर्ण सामग्री कठोर, परावर्तक सतहों की तुलना में अधिक ध्वनि अवशोषित करती हैं।

सामग्री और ध्वनि अवशोषण

विभिन्न सामग्रियों के विभिन्न ध्वनि अवशोषण गुणांक होते हैं। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:

• पर्दे, कालीन और कुशन: उच्च अवशोषण, शोर कम करने के लिए अच्छे हैं।
• कांक्रीट की दीवारें: कम अवशोषण, ध्वनि को प्रभावी ढंग से परावर्तित करती हैं।
• लकड़ी के पैनल: ध्वनिक सेटिंग्स में माध्यम अवशोषण और परावर्तन को संतुलित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

अनुनाद

अनुनाद या अनुनाद तब उत्पन्न होता है जब ध्वनि तरंगें सतहों से परावर्तित होती हैं और कुछ समय के लिए बनी रहती हैं। प्रतिध्वनि के विपरीत, अनुनाद में कई परावर्तन शामिल होते हैं जो एक-दूसरे में मिश्रित होते हैं, एक विस्तारित ध्वनि प्रभाव उत्पन्न करते हैं। यह प्रभाव बंद स्थानों जैसे कॉन्सर्ट हॉल में सामान्य है।

प्रतिध्वनि का दृश्यण

उपरोक्त आरेख एक बंद क्षेत्र में ध्वनि तरंगों के परावर्तन को दिखाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रतिध्वनि उत्पन्न होती है। कई परवर्तित रास्ते मिलकर प्रतिध्वनि प्रभाव पैदा करते हैं।

अनुनाद समय

अनुनाद समय वह समय होता है जो ध्वनि के 60 डेसिबल तक क्षय होने में लगता है जब ध्वनि स्रोत बंद हो जाता है। यह समय कक्ष के आयामों और सामग्रियों पर निर्भर करता है। यह भवन डिजाइन में महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से उन स्थानों में जैसे ऑडिटोरियम और थियेटर जहां ध्वनिक महत्व होता है।

अनुनाद समय (RT) की गणना के लिए उपयोग किया जाने वाला सूत्र है:

RT = 0.161 * V / A

जहाँ पर:

• V कमरे की आयतन क्यूबिक मीटर में है,
• A कुल अवशोषण है (सभी सामग्रियों के सतह क्षेत्र और अवशोषण गुणांक के गुणनफल का योग)

उदाहरण गणना

200 क्यूबिक मीटर के कमरे को मानें। सभी सतहों के लिए अवशोषण योग 30 है। अनुनाद समय की गणना इस प्रकार की जाएगी:

RT = 0.161 * 200 / 30 ≈ 1.073 सेकंड

अनुनाद और अनुनाद के व्यावहारिक अनुप्रयोग

प्रौद्योगिकी और प्रकृति में अनुनाद

• सोनार प्रणाली: जहाज और पनडुब्बियाँ प्रतिध्वनियों का उपयोग पानी के नीचे की वस्तुओं की दूरी, गति और दिशा निर्धारित करने के लिए करती हैं।
• चमगादड़ और डॉल्फिन: ये जानवर शिकार करने के लिए प्रतिध्वनि लोकेशन का उपयोग करते हैं, ध्वनि तरंगें उत्पन्न करके और लौटने वाली प्रतिध्वनि की व्याख्या करके।

वास्तुकला और संगीत में अनुनाद

• कॉन्सर्ट हाल: इसके डिजाइन में अनुनाद को ध्यान में रखते हुए ध्वनि की स्पष्टता और समृद्धि सुनिश्चित होती है, श्रोता के अनुभव का अनुकूलन करता है।
• रिकॉर्डिंग स्टूडियो: ऑडियो प्रभावों के लिए अनुकूलित अनुनाद का उपयोग करते हैं, संगीत और ध्वनि रिकॉर्डिंग की गुणवत्ता बढ़ाते हैं।

निष्कर्ष

ध्वनि भौतिकी का एक रोचक तत्व है जो हमारे दैनिक अनुभवों को प्रभावित करता है। ध्वनि का परावर्तन और अवशोषण अनुनाद और प्रतिध्वनि जैसी घटनाओं को जन्म देता है, जिनके व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रकृति और प्रौद्योगिकी दोनों में होते हैं। इन प्रक्रियाओं को समझने से यह जानने में मदद मिलती है कि ध्वनि पर्यावरण के साथ कैसे बातचीत करती है और हम कैसे इन अंत:क्रियाओं का विभिन्न उपयोगों के लिए लाभ उठा सकते हैं।

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