Region C

Region C jest regionem przejściowym, obejmującym pasmo od f do 4f_g . Dominują tu długości fali zbyt duże dla zastosowania praw akustyki geometrycznej i jednocześnie zbyt krótkie by prawdziwe były zasady akustyki falowej. Zjawiska zachodzące w tym obszarze to rozpraszanie oraz dyfrakcja dźwięku.

Rozproszenie fali dźwiękowej

Poniższy obrazek przedstawia w ogólny sposób jak wygląda rozproszenie fali dźwiękowej.

Rys. 1 – Zjawisko rozproszenia fali (źródło).

Odbicie fali dźwiękowej może przyjąć formę rozproszoną w następujących przypadkach:

• Fala dźwiękowa napotyka na swojej drodze przeszkodę o wielkości porównywalnej lub mniejszej od długości tej fali
• Napotkana przeszkoda ma wypukłą bądź nieregularną, rzeźbioną powierzchnię (fala odbijana jest pod różnym kątem)
• Poszczególne segmenty przeszkody charakteryzują się różnym współczynnikiem odbicia

Stosowanie ustrojów rozpraszających zwiększa objętość pozorną pomieszczenia oraz zapewnia lepszą przestrzenność dźwięku. ponadto pozwala na zredukowanie niektórych wad akustycznych.

Odpowiednie operowanie odbiciami zwierciadlanymi i rozproszonymi ma duże znaczenie w akustycznym projektowaniu pomieszczeń. Najlepszym rozwiązaniem byłoby wytworzenie odbić idealnie rozproszonych, podczas których rozproszeniu ulega cała energia fali w całym zakresie częstotliwości. Techniczna realizacja tego zadania jest trudna, stąd w akustyce stosuje się odbicie częściowo rozproszone (część energii jest odbijana w sposób zwierciadlany), ograniczony jest również zakres częstotliwości odbicia rozproszonego.

Własności rozpraszające powierzchni opisywane są przez współczynniki rozpraszania dźwięku s oraz d. Współczynnik rozpraszania dźwięku s (ang. scattering) definiowany jest jako stosunek energii odbitej nielustrzanie do całkowitej energii odbitej od danej struktury. Często wykorzystywany jest w definiowaniu rozpraszających własności materiałów używanych w modelach geometrycznych.

Współczynnik rozpraszania dźwięku d (ang. diffusion) opisuje rozproszenie w funkcji kąta padania fali dźwiękowej. Szczególnie istotny jest przy projektowaniu lub adaptacji akustycznej małych pomieszczeń, gdzie ważne jest równomierne odbicie dźwięku od struktury.

Na skutek bardzo dużej liczby odbić zwierciadlanych oraz rozproszonych (o zmniejszającej się amplitudzie wraz z każdym kolejnym odbiciem) w pomieszczeniu występuje zjawisko pogłosu, czyli stopniowego zanikania energii dźwięku po ucichnięciu źródła. Ucho ludzkie odczuwa pogłos jako przedłużenie dźwięku. Zjawisko to jest określane ilościowo przez czas pogłosu, czyli ilość sekund potrzebną na spadek energii akustycznej o 60 dB.

Dyfrakcja fali dźwiękowej

Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla przeszkód, które mają dowolną wielkość, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali. Jeżeli wiązka fal przechodzi przez szczelinę lub omija obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa fala rozchodzi się w ten sposób, że każdy punkt fali staje się nowym źródłem fali kulistej. Za przeszkodą fale nakładają się na siebie zgodnie z zasadą superpozycji. Przy spełnieniu pewnych warunków za przeszkodą pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal. Zjawisko dyfrakcji ukazuje poniższy szkic fali załamanej na przeszkodzie oraz przechodzącej przez szczelinę.

Rys. 2 – Ugięcie fali na przeszkodzie oraz przejście przez szczelinę (źródło).