क्या ध्वनि तरंगों को परावर्तित किया जा सकता है: क्या, क्यों, कब, कहाँ, प्रकार और विस्तृत तथ्य

जब आप "प्रतिबिंब" सुनते हैं, तो आप तुरंत प्रकाश के बारे में सोचते हैं। आपको आश्चर्य हो सकता है कि क्या ध्वनि तरंगें परावर्तित हो सकती हैं? और ध्वनि का प्रतिबिंब क्या है? इन उत्तरों को खोजने के लिए लेख को विस्तार से पढ़ें।

ध्वनि, प्रकाश की तरह, एक प्रकार की ऊर्जा है। ऊर्जा को एक तरंग के रूप में ले जाया जाता है। प्रकाश तरंगों और ध्वनि तरंगों दोनों में कुछ सामान्य लक्षण होते हैं, जैसे परावर्तन, अपवर्तन और विवर्तन।

ध्वनि तरंगें कब परावर्तित हो सकती हैं?

ध्वनि, एक यांत्रिक तरंग, प्रकाश के समान परावर्तन नियमों का पालन करती है।

इसे केवल "ध्वनि का परावर्तन" कहा जाता है जब ध्वनि किसी पॉलिश या बिना पॉलिश की हुई सतह से वापस उछलती है। दूसरे शब्दों में, ध्वनि परावर्तन तब होता है जब ध्वनि तरंग एक माध्यम से यात्रा करती है और फिर दूसरे माध्यम की सतह से टकराती है, विपरीत तरीके से लौटती है।

ध्वनि तरंगों के परावर्तन के नियम:

  • ध्वनि परावर्तन के मामले में परावर्तन का कोण आपतन कोण के समान होगा।

𝛉i =𝛉r

कहाँ,i = आपतन कोण

             𝛉r = परावर्तन कोण

  • जिस तल से ध्वनि परावर्तित हो रही है, वह उसी तल के समान होगा जिससे घटना और सामान्य ध्वनि उत्पन्न होती है।
क्या ध्वनि तरंगें परावर्तित हो सकती हैं?

परिणामस्वरूप, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि प्रकाश और ध्वनि तरंगें दोनों परावर्तन के समान नियमों का पालन करती हैं। 

अंतर यह है कि ध्वनि के परावर्तन के लिए, प्रकाश के विपरीत, एक पॉलिश सतह होना आवश्यक नहीं है। ध्वनि किसी भी खुरदरी सतह से भी परावर्तित हो सकती है। इस प्रकार, इसे केवल किसी सतह या बाधा को वापस परावर्तित करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, जिस सतह से ध्वनि परावर्तित होती है उसका आकार ध्वनि परावर्तन को प्रभावित करता है।

आइए एक दृष्टांत के बारे में सोचें:

मान लीजिए कि आप एक गेंद को दीवार पर फेंकते हैं, और यह ठीक वापस आप पर उछलती है। अब जब आप दीवार को टॉर्च से रोशन कर रहे हैं, तो आप प्रकाश के परावर्तन की घटना का अनुभव कर रहे हैं। ऐसा ही तब होता है जब आप दीवार के पास बोलते हैं—आप वही सुनते हैं जो आपने अभी कहा। हाँ, आपका अनुमान सही है; यह ध्वनि के प्रतिबिंब से ज्यादा कुछ नहीं है।

जब आप बोलते हैं, तो ध्वनि तरंगें उत्पन्न होती हैं, और जब आप उन्हें वापस सुनते हैं, तो श्रव्य आवृत्ति की ध्वनि तरंगें दीवार की सतह से वापस परावर्तित हो जाती हैं। नतीजतन, ध्वनि परावर्तन आपको अपनी आवाज सुनने के लिए जिम्मेदार है।

अब, आइए विचार करें ध्वनि तरंगों का परावर्तन विभिन्न सतहों से।

विभिन्न सतहों पर ध्वनि का परावर्तन:

ध्वनि परावर्तन सतह के प्रकार पर भी निर्भर करेगा, जैसे कि यह विरल है या सघन। यदि ध्वनि एक सघन पदार्थ से परावर्तित होती है, तो केवल 180 डिग्री का चरण परिवर्तन होता है। हालांकि, जब एक विरल माध्यम से परावर्तित होता है, तो संपीड़न विरलन के रूप में परिलक्षित होता है, और इसके विपरीत। आइए इसे और अधिक विस्तार से जानें।

कठोर सतहों या कठोर सीमाओं पर ध्वनि का परावर्तन:

संपीड़न और विरलन के कारण ध्वनि तरंगें बनती हैं, उनके क्षेत्र उच्च और निम्न दबाव के बीच वैकल्पिक होते हैं। उच्च और निम्न दबाव के क्षेत्र का एक साथ वर्णन करने के लिए संपीड़न और दुर्लभता शब्द का उपयोग किया जाता है। नतीजतन, ध्वनि तरंगें एक प्रकार की होती हैं दबाव लहर किया जा सकता है।

एक ध्वनि तरंग (दबाव तरंग या अनुदैर्ध्य तरंग) पर विचार करें जो हवा के माध्यम से यात्रा करती है और एक कठोर सतह जैसे दीवार से टकराती है। अब, जब ध्वनि तरंग का संपीड़न एक कठोर सतह पर पड़ता है, तो यह अनिवार्य रूप से बल लगाकर दीवार को धक्का देने की कोशिश करता है। हालाँकि, क्योंकि दीवार एक कठोर सतह है, यह विपरीत दिशा में ध्वनि के कारण हवा में बने संपीड़न को समान और विपरीत बल लगाकर धक्का देती है।

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नतीजतन, संपीड़न जो सही दिशा में आगे बढ़ रहा था, अब बाईं दिशा में आगे बढ़ेगा। परिणामस्वरूप, आपतन और परावर्तन के दौरान माध्यम कण का विस्थापन विपरीत दिशा में होगा। नतीजतन, अगर हम घटना और परावर्तित ध्वनि तरंगों के बीच चरण अंतर पर विचार करते हैं, तो यह रेडियन या 180 डिग्री हो जाता है।

यदि हम अब विरलन के उदाहरण को ध्यान में रखते हैं तो दृष्टिकोण वही होगा। घटना के कारण होने वाला रेयरफैक्शन रेयरफैक्शन के रूप में परिलक्षित होगा।

दीवार एक उदाहरण के रूप में कार्य करती है, जिसे हम पहले ही देख चुके हैं। चूंकि दीवार की सतह सख्त है, इसलिए जब आप बात करते हैं तो आपकी आवाज इससे परावर्तित होती है।

विरल माध्यम से ध्वनि तरंगों का परावर्तन:

एक अनुदैर्ध्य ध्वनि तरंग के बारे में सोचें जो एक सघन या ठोस माध्यम से यात्रा कर रही है और एक दुर्लभ मीडिया के इंटरफ़ेस या सीमा से टकरा रही है। जब आपतित ध्वनि तरंग का संपीडन विरल पदार्थ से बनी सीमा से टकराता है, तो उस सतह पर बल लगाया जाता है। चूंकि विरल माध्यम की सतह का प्रतिरोध कम होता है और ध्वनि तरंग के संपीड़न में उच्च दबाव होता है, इसलिए विरल माध्यम की सीमा को पीछे धकेल दिया जाएगा। 

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सघन माध्यम के विपरीत, विरल माध्यम में कण माइग्रेट करने के लिए स्वतंत्र होते हैं। इसलिए, दो माध्यमों के प्रतिच्छेदन पर विरलन उत्पन्न होता है। इसलिए, विरल सामग्री की सतह से परावर्तन के बाद आपतित संपीड़न विरलन के रूप में वापस आ जाता है। परिणामस्वरूप, जब सघन माध्यम से ध्वनि तरंग विरल माध्यम से परावर्तित होती है तो कोई चरण परिवर्तन नहीं देखा जाता है। 

ऐसा ही होगा यदि विरल माध्यम की सतह पर रेयरफैक्शन होता है और संपीड़न के रूप में वापस परावर्तित होता है।

एक उदाहरण के रूप में, पानी से भरे पाइप के माध्यम से यात्रा करने वाली ध्वनि की कल्पना करें। अब कल्पना कीजिए कि पाइप के खुले सिरे पर हवा मौजूद है। और हम पहले से ही जानते हैं कि पानी हवा की तुलना में ध्वनि के लिए एक सघन माध्यम है। नतीजतन, उच्च दबाव के कारण आसपास के क्षेत्र में हवा के अणु जल्दी से दूर चले जाते हैं जब जल-वायु इंटरफेस में संपीड़न होता है। परिणामस्वरूप, परावर्तित होने से पहले संपीड़न विरलन में परिवर्तित हो जाएगा।

घुमावदार सतह से ध्वनि तरंगों का परावर्तन:

जैसा कि हमने देखा, विभिन्न सतहें ध्वनि को अलग तरह से परावर्तित करती हैं। इसी तरह, सतह की वक्रता प्रभावित करती है कि ध्वनि कैसे परावर्तित होती है। सतह की वक्रता में ध्वनि की तीव्रता को बदलने की क्षमता होती है। 

घुमावदार सतहों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: 

  • अवतल सतह और 
  • उत्तल सतहें।

आइए अब इस पर पूरी तरह से विचार करें।

अवतल सतह से ध्वनि का परावर्तन :

जब ध्वनि तरंगें अवतल सतह से टकराती हैं, तो परावर्तित तरंगें अभिसरण करती हैं, ठीक वैसे ही जैसे वे प्रकाश तरंगों के साथ करती हैं। इसके अतिरिक्त, परावर्तित तरंगों का भी एक ही फोकस होता था। परिणामस्वरूप, अवतल सतह से परावर्तित होने पर परावर्तित ध्वनि तरंग की तीव्रता बढ़ जाती है।

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इस घटना का उपयोग प्राकृतिक दुनिया में भी किया जाता है। हाल के वैज्ञानिक शोधों से हमें दो तथ्य ज्ञात हुए हैं:

  • एक बैल मूस अपने सींगों को उपग्रह डिस्क के रूप में उपयोग कर सकता है जिसके साथ वह आसानी से ध्वनि को इकट्ठा कर सकता है और ध्यान केंद्रित कर सकता है।
  • वैज्ञानिकों द्वारा गहन शोध और लंबे विचारों के अनुसार, उल्लुओं के चेहरे की डिस्क गोलाकार होती हैं और उन्हें आसानी से इकट्ठा करने के लिए ले जाया जा सकता है और फिर उनके कानों की ओर ध्वनि को प्रतिबिंबित किया जा सकता है।

भले ही यह प्रकृति में होता है, हम ध्वनि को प्रतिबिंबित करने की कोशिश करते समय अक्सर अवतल सतहों से दूर रहते हैं। इसका कारण यह है कि सतह के ज्यामितीय केंद्र पर ध्यान केंद्रित करने से एक स्थान के भीतर एक जोरदार हॉटस्पॉट बन जाएगा। नतीजतन, लंबी दूरी की परावर्तित ध्वनि संचरण असामान्य होगा।

यदि अवतल आकार आवश्यक है, तो संभवतः ध्वनि-अवशोषित सामग्री का उपयोग करने की आवश्यकता होगी। आप ध्वनिक विशेषज्ञ की सहायता से अपने वक्र की ज्यामिति को संशोधित करके शोर की समस्याओं को कम करने में सक्षम हो सकते हैं। रंगमंच इस घटना का उपयोग कर रहा है।

परावर्तित ध्वनि की तीव्रता को बनाए रखने के संदर्भ में, अवतल सतहों को आमतौर पर थिएटरों में वक्ताओं के सामने लगाया जाता है। हालाँकि, जैसा कि हमने पहले ही कहा, इसने एक तेज़ हॉटस्पॉट का उत्पादन किया, जिसके कारण शोर या असामान्य ध्वनि परिलक्षित होती है। इस शोर को कम करने के लिए थिएटर की दीवारों और छत का निर्माण शोर-अवशोषित सामग्री से किया गया है। नतीजतन, दोनों तकनीकें त्रुटि की मात्रा को कम करके एक दूसरे को बढ़ाती हैं।

उत्तल सतह से ध्वनि का परावर्तन :

जब ध्वनि तरंगें उत्तल सतह पर आपतित होती हैं, तो परावर्तित ध्वनि प्रत्येक संभव दिशा में विचलन करती है। जैसे-जैसे ध्वनि का विचलन होता है, स्पष्ट रूप से ध्वनि की तीव्रता कम होती जाती है। 

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उत्तल सतह से ध्वनि का प्रसार संगीत मिश्रण को सभी दिशाओं में फैलाने और अवांछित प्रतिबिंबों से बचने में मदद करता है।

विभिन्न ज्यामिति ध्वनि प्रसार में मदद करती हैं, जिसमें शामिल हैं:

  • गोलार्ध या आधा सिलेंडर
  • विभिन्न कोणों वाली सतह जैसे आरी टूथ पैटर्न

ध्वनि के परावर्तन से जुड़ी अन्य महत्वपूर्ण घटनाएं:

ध्वनि के परावर्तन से प्रतिध्वनि और प्रतिध्वनि उत्पन्न होती है। हालाँकि, दोनों घटनाओं के बीच कुछ अंतर हैं। इसके बारे में बात करते हैं।

इको:

इको शब्द का तात्पर्य परावर्तित ध्वनि के बार-बार सुनने से है। जब ध्वनि एक बड़े स्थान पर परावर्तित होती है तो एक प्रतिध्वनि सुनी जा सकती है। 

कोई भी विशाल स्थान एक प्रतिध्वनि बना सकता है, जिसमें खुले और बंद दोनों स्थान शामिल हैं। प्रतिध्वनि को प्रभावी ढंग से सुनने के लिए स्रोत और परावर्तक शरीर के बीच की दूरी 50 फीट से अधिक होनी चाहिए। अपेक्षाकृत लंबी दूरी के कारण, श्रव्य ध्वनियों के बीच समय की देरी होगी। इसलिए हम दो या दो से अधिक अलग-अलग आवाजें सुन सकते हैं।

अपने आप को एक बड़े खाली कमरे में खड़ा समझो और जोर से "नमस्ते" बोल रहा हो। फिर एक बड़े क्षेत्र में और कठोर सतह के माध्यम से ध्वनि के परावर्तन के कारण, आपको "हैलो,"….."हैलो,"….."हैलो" जैसे बार-बार हैलो शब्द सुनाई देता है। ध्वनि कमरे में जाएगी और दीवारों से आपके कानों तक परिलक्षित होगी। ध्वनि को आपके कान तक पहुंचने में जितना अधिक समय लगता है, वह उतनी ही अधिक परेशान करने वाली हो जाती है।

हो सकता है कि आपने किसी हिल स्टेशन में छुट्टियां मनाते हुए पहाड़ियों में अपना नाम चिल्लाकर ऐसा किया हो। आपने देखा होगा कि फोन कॉल्स में क्रॉस-टॉक के दौरान भी गूंज होती है।

प्रतिध्वनि:

जब ध्वनि के स्रोत और परावर्तक सतह के बीच की दूरी बहुत कम होती है, तो मूल ध्वनि परावर्तित ध्वनि के साथ मिल जाती है। विभिन्न ध्वनियों के अतिव्यापी होने के परिणामस्वरूप, दृढ़ता या निरंतर ध्वनि उत्पन्न होती है। इसे प्रतिध्वनि के रूप में जाना जाता है।

यदि आपने किसी विशाल गुंबद, सभागार या हॉल में बात की है तो आपने इन्हें सुना होगा। इस प्रकार के स्थानों में ध्वनि के विभिन्न परावर्तनों के परिणामस्वरूप, परावर्तित ध्वनियाँ अक्सर मूल ध्वनि के साथ मिश्रित हो जाती हैं। यदि ये प्रतिबिंब 50 मिलीसेकंड या 0.05 सेकंड के भीतर होते हैं, तो आपको अक्सर प्रतिध्वनि प्रभाव सुनने की आवश्यकता होती है।

ध्वनि के परावर्तन के अनुप्रयोग:

ध्वनि के परावर्तित होने के गुण का उपयोग हमारे जीवन को आसान बनाने के लिए किया जा रहा है। ध्वनि के परावर्तन के अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:

  1. स्टेथोस्कोप: डॉक्टरों द्वारा इस्तेमाल किया जाने वाला स्टेथोस्कोप ध्वनि के परावर्तन के सिद्धांत पर काम करता है। डॉक्टर इसका इस्तेमाल मरीजों की धड़कनों को सुनने के लिए करते हैं। स्टेथोस्कोप के अंदर होने वाली ध्वनि के विभिन्न प्रतिबिंबों के कारण, रोगी के दिल की धड़कन डॉक्टर द्वारा स्पष्ट रूप से सुनी जा सकती है।
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  1. श्रवण - संबंधी उपकरण: एक अन्य चिकित्सा उपकरण जो ध्वनि सिद्धांत के प्रतिबिंब का लाभ उठाता है वह है हियरिंग एड। जिन लोगों को सुनने में परेशानी होती है वे इस डिवाइस का इस्तेमाल करते हैं। ध्वनि उस उपकरण में एक पतले क्षेत्र में परिलक्षित होती है ताकि उसे उच्च स्तर की तीव्रता के साथ कानों की ओर निर्देशित किया जा सके।
  2. सोनार: हाँ, ध्वनि परावर्तन का सिद्धांत सोनार पर भी लागू होता है। वह उपकरण जो पानी के भीतर की वस्तुओं की दूरी और गति की गणना करने के लिए परावर्तक संकेत का उपयोग करता है उसे सोनार कहा जाता है। यह टाइटैनिक जैसी दुखद दुर्घटनाओं से बचने के लिए जहाज के लिए किसी भी खतरे की पहचान करने के लिए जहाजों में कार्यरत है। नौसेना इसका इस्तेमाल खानों और पनडुब्बियों को खोजने के लिए भी करती है।
  3. ध्वनि: साउंडबोर्ड केवल घुमावदार सतह होते हैं जो इस तरह से स्थित होते हैं कि ध्वनि का स्रोत फोकस में रहता है। वे समान रूप से पूरे कमरे या सभागार में ध्वनि तरंगों को प्रतिबिंबित करते हैं। नतीजतन, साउंडबोर्ड लगाने से ध्वनि की गुणवत्ता में सुधार होता है।
  4. मेगाफोन: एक मेगाफोन में कई प्रतिबिंबों का भी उपयोग किया जाता है। इसका एक फ़नल जैसा रूप है। नतीजतन, जब मेगाफोन की फ़नल के अंदर ध्वनि उत्पन्न होती है, तो फ़नल के खुलने वाले रास्ते पर जाने से पहले तरंगें कई बार परावर्तित होती हैं। नतीजतन, इसकी शुरुआत में ध्वनि का आयाम बढ़ जाता है।

हमें उम्मीद है कि इस लेख ने आपको ध्वनि तरंगों के परावर्तन के बारे में उपयोगी तरीके से जानने के लिए आवश्यक सभी जानकारी दी है। इस तरह के और विज्ञान से संबंधित लेख पढ़ने के लिए कृपया हमारी वेबसाइट पर जाएँ।

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