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聲波的擴散反射
發布時間:2022-10-09 09:27 瀏覽次數:2358

如果反射面的表面是無規則的起伏,并且起伏的尺度和入射聲波波長相當,則上述的幾何反射定律就不再適用了,反射聲能被分散到更寬的角度中,這種反射稱為擴散反射,簡稱“散射”,或更準確地稱之為“部分擴散反射”。

如果擴散反射中,反射聲能的分布和入射聲波方向無關,換句話說,無論聲波從哪個方向入射,反射聲波的分布都一樣,這時的反射則是“完全擴散反射”。Lambert 余弦反射就是一種理想的“完全擴散反射”,見圖1。

聲波的擴散反射

圖1

完全擴散反射在光線的反射中很普遍,而在室內聲學中,絕大多數的反射都是部分擴散反射。反射的擴散程度和反射面的形狀和尺度、反射面的阻抗特性、入射聲波波長、入射聲波方向等諸多因素密切相關。對于同一個反射面來說,不同頻率、不同入射方向的聲波所產生的反射都是不同的。因此,聲波在室內表面的擴散反射是非常復雜的。

雖然聲波和光波本質上都是波動,但是由于聲波波長和室內表面的尺度在一個數量級上(人耳可聽聲的聲波波長范圍為0.017~17m),使得聲波在室內傳播時,其波動特性表現得很明顯,除了上述散射外,還有衍射、干涉等波動現象。因此,聲波在室內的傳播比光線的傳播要復雜得多。在計算機技術高度發展的今天,對于給定的光源和室內界面,光學模擬軟件已經能夠相當準確地計算出室內的光線分布,計算機做出的室內渲染圖已經真實到讓人分不清是表現圖還是照片。而在室內聲學領域,尚沒有方法能夠算出室內聲場分布,甚至對于一種聲學材料或結構,都沒有一個公式能夠準確描述聲波的反射情況。因此迄今為止,室內聲學在一定程度上仍是一門神秘的科學,這就使得經驗的積累在廳堂的聲學設計中尤為重要。

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