Czoło fali akustycznej

Definicja Profesjonalna

W fizyce falowej, aby precyzyjnie określić, jak energia przemieszcza się przez ośrodek, stosujemy pojęcie geometryczne.

Czoło fali akustycznej – powierzchnia ciągła będąca miejscem geometrycznym punktów ośrodka, do których fala akustyczna dochodzi w tym samym czasie.

Mówiąc inaczej, jest to zbiór wszystkich punktów w przestrzeni, które w tej samej chwili zaczynają drgać lub znajdują się w tej samej fazie drgania (np. w punkcie maksymalnego ciśnienia).

Akustyka w Prostych Słowach

Wyobraź sobie, że klaszczesz w dłonie. Dźwięk powstaje w jednym punkcie (pomiędzy Twoimi dłońmi) i natychmiast ucieka od niego w każdą stronę z prędkością około 340 metrów na sekundę.

Jeśli moglibyśmy zamrozić czas ułamek sekundy po klaśnięciu i zobaczyć dźwięk, wyglądałby on jak bańka mydlana rosnąca wokół Twoich dłoni.

• Powierzchnia tej bańki to właśnie czoło fali akustycznej.

• Wszystkie cząsteczki powietrza znajdujące się na tej powierzchni "dostają" informację o dźwięku w tym samym momencie.

Kształt czoła fali mówi nam wiele o źródle dźwięku i odległości od niego:

1. Fala kulista: Jeśli źródło jest punktowe (np. wspomniane klaśnięcie), czoło fali jest sferą (bańką).

2. Fala płaska: Jeśli stoimy bardzo daleko od źródła, wycinek tej ogromnej sfery, który do nas dociera, wydaje się prawie płaski – jak ściana. To tak, jak Ziemia wydaje się płaska, gdy na niej stoimy, choć w rzeczywistości jest kulą.

W praktyce czoło fali wyznacza kierunek, w którym dźwięk podróżuje – energia fali zawsze przemieszcza się prostopadle do jej czoła.

Podsumowanie

Czoło fali akustycznej to "pierwsza linia frontu" rozchodzącego się dźwięku. To wirtualna powierzchnia łącząca punkty, do których fala dotarła w tej samej chwili. Jej kształt (kulisty, cylindryczny lub płaski) pozwala akustykom określić rodzaj źródła dźwięku oraz przewidzieć, jak będzie ono oddziaływać z otoczeniem.