Мы знаем, что в пустом помещении, в горах или под сводами здания или арки можно наблюдать явление эха. Что это такое? Эхо — это явление отражений звуковых волн от плотных объектов. Когда человек может услышать эхо? Человеческий слуховой аппарат различает два звуковых сигнала, когда запаздывание между ними во времени .

Рис. 1. Явление эха

Изображение / Shutterstock / FOTODOM

Рассчитаем расстояние до объекта, от которого будет отражаться волна. Скорость распространения волн в воздухе . Перемножая скорость звука на величину запаздывания, получаем:

Но мы понимаем, что отражение — это движение волны вначале в одну сторону, её отражение, а затем движение в другую сторону. Поэтому расстояние, которое мы получили, можно спокойно разделить пополам:

Если поставить человека на этом расстоянии от преграды, от которой будет отражаться звук, то он сможет услышать эхо.

Для появления эха необходима ещё и хорошая отражающая поверхность. Если взять достаточно большую комнату, но она будет заставлена большим количеством мебели и в ней будет много людей, то все эти объекты будут поглощать звуковую волну, а значит, эхо будет неразличимо. Энергии звуковой волны не хватит, чтобы вызвать это явление.

Где эхо используется? Конечно, занимательно слушать эхо в горах, петь под музыкальными арками, но есть реальные устройства, которые используют это свойство. Например, рупор. Если сложить ладошки, как показано на рис. 2, и сказать что-либо, то вы услышите, что ваш звук стал мощнее, хотя для людей, которые стояли бы сбоку от вас, он был бы тише. Стенки рупора усиливают звуковую волну, увеличивая мощность сигнала.

Рис. 2. Использование ладоней как рупора

Изображение / Shutterstock / FOTODOM

Рис. 3. Схема работы рупора

Иллюстрация / Иллюстратор Плюта А. А.

Следующий прибор — эхолот. Это составное слово, полученное из двух: «эхо» – «отражение», «лот» — прибор, который измеряет глубину водоёма. У рыбаков лот — это простой камень на верёвке. У людей, которые плавают на больших суднах, эхолот устроен следующим образом. Под бортом корабля располагается приёмник и источник звуковых волн. От источника звуковых волна идёт звуковая волна, доходит до дна, отражается и попадает в приёмник звуковых волн. Фиксируется время, которое проходит между подачей сигнала и приходом его обратно. Расстояние, которое получается исходя из вышеприведённой формулы, делится пополам, и так находится глубина водоёма.

Рис. 4. Принцип работы эхолота

Изображение / Shutterstock / FOTODOM

Используются эхолоты не только на звуковых частотах, но и на инфразвуке или на ультразвуке. Принцип один — использование явления отражения звуковых волн.