АКУСТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ ПЛОСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Н.И. Карпова (412 школа 11 класс, Санкт-Петербург) 1. При расчетах акустического поля плоского излучателя был использован принцип Гюйгенса-Френеля. Волна представлена таким образом, что излучателя. ее исходным При этом фронтом следует является поверхность учитывать коэффициент направленности k() элементарного излучателя площадью ds, где угол между нормалью к ds и направлением в точку наблюдения. Вид этого коэффициента зависит от условий задачи (например, наличие так называемого “жесткого” или “мягкого” экрана вокруг излучателя, причем в первом случае k() = 1 [1]; при некоторых условиях для сферического излучателя k() = 0.5 + 0.5 cos [2] ). 2. В работе исследовались поля давления p дискового (радиус R) и квадратного излучателя (сторона a = R2) На рис.1 изображен график зависимости поля дискового излучателя от расстояния xn от центра излучателя до точки наблюдения. 0.4 pd( xn ) 0.2 pdn( xn ) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 xn Рис.1 На рис. 1 видно, что без учета направленности элементарного излучателя интерференционные осцилляции поля имеют постоянный размах от нулевого до максимального значения, начиная сразу от поверхности излучателя, а в случае k() = cos нарастают постепенно, при этом положения максимумов и минимумов этих осцилляций в обоих случаях совпадают. На достаточном удалении (xn>>R) от поверхности излучателя поля с учетом направленности и без учета направленности практически совпадают как для диска, так и для квадрата (без учета нормировки полного излучения). 3. Во многих случаях отсутствует информация о коэффициенте направленности элементарного излучателя, и может возникать необходимость непосредственных экспериментальных измерений поля. При этом, однако, могут возникнуть сложности в связи с возможным влиянием полных или частичных отражений от дна и поверхности воды, а также каких-либо других отражающих поверхностей на величину поля в точке наблюдения. На рис.2 приведены результаты расчета отражений от плоскости, расположенной на расстоянии 13.5 см. от центра излучателя с R=3.5 см. Видно, что для излучателя, ось которого направлена в точку наблюдения, значения “отраженного” поля весьма малы по сравнению с прямым полем, поэтому в ряде случаев можно отказаться от “заглушения” отражающей поверхности. 0.004 0.003 p( xn , a0 ) 0.002 pn( xn , a0 ) 0.001 0 0 10 20 30 40 50 60 70 xn Рис.2 (Сплошная линия - k()=1, пунктир - k()=cos ) 80 90 В то же время при соответствующем отклонении оси излучателя в сторону этой поверхности (рис.3) в прежней точке наблюдения возникает максимум поля, сравнимый по величине с максимумами прямого поля. 0.4 xn0 xn2 p( xn , a0 ) 0.3 pn( xn , a0 ) p( xn , a1 ) 0.2 pn( xn , a1 ) p( xn , a2 ) 0.1 pn( xn , a2 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 xn Рис.3 (xn0 и xn3 –”геометрооптические” положения максимумов) Следует отметить, что, если в конце “геометрооптического” пути отражения, соответствующее этому пути прямое поле имеет минимум, то максимум “отраженного” поля может быть “многогорбым”; в других случаях он “одногорбый”. Это хорошо наблюдается на рис.3. Полученные результаты могут использоваться в лабораторной работе “Поле поршневого излучателя”, уточняя и расширяя ее экспериментальные возможности. Руководители: В.А. Кривошеин, зав. лаб. физического факультета СПбГУ, Н.П. Тихомиров, доцент СПбГУ. ЛИТЕРАТУРА 1. В.А. Кривошеин, В.М. Крячко, Н.П. Тихомиров. В трудах IX региональной конференции по распространению радиоволн. СПб. 2003г., с. 93 – 95. 2. Физический энциклопедический словарь в пяти томах, М, 1960г., том 1, стр.501.