聲音反射

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介紹

聲波在障礙物處反射，就像來自障礙物後面相同距離處的虛構聲源一樣。

聲音反射會導致混響、回聲和擴散。不同的表面具有不同的反射能力，可以透過反射係數或吸收係數來計算。凹面將聲波集中在特定區域，而凸面或形狀通常透過促進良好的擴散來分散聲音。可以證明，對稱設計的表面會產生對稱的反射，最突出的例子就是耳語迴廊。聲音沿著懸崖傳播，透過拋物面反射器和多次反射，所有聲音的反射都集中在拋物線上。

聲音被描述為由粒子速度或位移振動引起的聽覺或振盪。

什麼是聲音反射？

無論表面如何，只要聲波進入相同的介質，就會發生聲音反射，並且聲波會全部或部分地向後彈回。人類在日常生活中無法進行口頭交流，如果沒有聲波是不可能的。

圖1：聲音反射

• 聲波是由不同來源的原子振動產生的，並透過大氣傳播。
• 聲音的振動產生能量波，也用於互動以執行不同的任務（Mi 等人，2021）。
• 聲波也遵循反射定律。聲波穿過 IT 階段，並在從較深介質的邊界反射時發生轉換。因此，入射波的壓縮會被反射為壓縮。

聲音反射定律

聲音反射遵循光的反射定律。從堅硬表面反射後聽到的聲音稱為回聲，即使聲源停止振動，聲音也會持續一段時間（Tsunokuni、Ikeda 和 Osaka，2021）。如果聲音在撞擊平面時沒有被傳輸或吸收，它就會被反射。聲音反射的兩個定律是

• 聲波的入射角等於反射角。

• 法線、入射聲和反射聲位於同一平面。

  
  

圖2：反射

聲波的反射定律就像在表面相對側由刺激的映象產生的反射一樣。當聲波的波長與反射表面的尺寸不同時，反射定律仍然成立。

聲音反射的應用

下面列出了幾個聲音反射的應用

回聲：如果聲音從堅硬表面傳播，人類可以透過持續的振動來體驗聲音反射。回聲可以透過牆壁或懸崖產生，這是聲音反射的主要例子（Fu、Cao 和 Xu，2019）。測距技術、聲波導航和聲納利用聲音反射的原理在水中導航和檢測可用材料。海豚和蝙蝠利用這些回聲來探測旅途中遇到的障礙物。

音板：音板被設計成彎曲的凹板。音板用於方便研討會大廳或禮堂中的聽眾。音板通常放置在揚聲器（Lisyutin、Yaroshenko 和 Lastovenko，2020）的對面。聲音利用聲音反射的損失接收揚聲器的訊號，並將類似的資訊以更高的質量和精度反射給聽眾（Gubaidullin 和 Gafiyatov，2018）。即使他們坐在遠離揚聲器、麥克風或唱機的遠處，這也提高了聽眾的清晰度和精確度。

圖3：房間內聲音的反射

擴音器：聲音反射是擴音器的一個重要例子。擴音器類似於喇叭形管道，有助於在口頭交流時防止多次反射和回聲（Golovko、Ledenev 和 Antonov，2019）。在這種情況下，所有聲波都被調整並微調到管道中。擴音器被廣泛用於發出不同的公告。

聽診器：它是醫生最需要的診斷裝置。醫生可以聽到器官的運動或人體內部發生的任何事情。聽診器也基於聲音反射的原理（Gubaidullin 和 Gafiyatov，2018）。從胸部捕獲的聲音透過導管被醫生聽到，被認為是醫生最重要的基本工具。

結論

聲音以內力在特定介質中傳播。聲音的傳播表現為機械波，透過透明介質（如水或空氣）傳播。聲音反射定義為當從基礎表面（例如懸崖或牆壁）發生反射時聽到的聲音。聲音在日常生活中極其重要，如果沒有它，與外部世界的互動將是不可能的。與聲音反射類似，聲能與聲波的振動有關。聲音不能穿過真空，聲波也看不見。從平面上彈回波的現象稱為聲音反射。

常見問題

Q1. 什麼是聲強？

聲強是指在某一點透過單位面積傳播的能量量。聲強與聲源和該點之間距離的平方成反比。聲強與頻率的平方和介質密度的振動成正比。

Q2. 聲音是如何產生的？

當任何物體振動時，周圍空氣分子會發生運動。分子經常碰撞最近的分子，使它們振動。這種連鎖反應的運動被稱為聲波，它會一直持續下去，直到分子失去焦點和能量。

Q3. 哪些材料或物體反射大部分聲音？

金屬表面平均而言往往會反射原始聲音輸入的最高百分比。在許多情況下，木材有可能持續反射少量聲音。

Q4. 什麼是混響？

混響用於說明聲音反射的原理。它可以從不同的應用中區分出來，因為它有助於解釋聲音持續存在的意願，這在多次反射後可見。由於多次反射持續很長時間，反射回來的聲音可能質量差或模糊。

參考文獻

期刊

Fu，Y.，Cao，Y. 和 Xu，Y.（2019）。具有簡化設計的聲學超材料中的多功能反射。應用物理快報，114（5），053502。檢索自：https://aip.scitation.org

Golovko，A.，Ledenev，V. 和 Antonov，A.（2019）。圍護結構聲音反射性質對房間混響過程的影響。在 MATEC Web of Conferences（第 265 卷，第 05014 頁）中。EDP 科學。檢索自：https://www.matec-conferences.org

Gubaidullin，D. A. 和 Gafiyatov，R. N.（2018 年 7 月）。聲波穿過雙組分氣泡液層的反射和透射。在物理學雜誌：會議系列（第 1058 卷，第 1 期，第 012055 頁）中。IOP 出版社。檢索自：https://iopscience.iop.org

Lisyutin，V.，Yaroshenko，A. 和 Lastovenko，O.（2020）。將擴充套件的海洋沉積物多孔聲學模型應用於計算海底聲音反射係數。在 E3S Web of Conferences（第 224 卷，第 02011 頁）中。EDP 科學。檢索自：https://www.e3s-conferences.org

Mi，Y.，Zhai，W.，Cheng，L.，Xi，C. 和 Yu，X.（2021）。聲學黑洞的波捕獲：同時降低聲音反射和透射。應用物理快報，118（11），114101。檢索自：https://aip.scitation.org

津之國一、池田裕、大阪奈津子 (2021年3月)。基於等效源和映象源方法的初級反射聲場視覺化。2021年高階成像技術國際研討會論文集 (第11766卷，第90-95頁)。SPIE。檢索自：https://www.spiedigitallibrary.org

網站

Salfordacoustics (2022)。關於房間內的衍射和反射。檢索自：https://salfordacoustics.co.uk [檢索日期：2022年6月17日]

Sfu (2022)。關於反射。檢索自：https://www.sfu.ca [檢索日期：2022年6月17日]