Akustické jevy
Ozvěna a dozvuk
Ozvěna (též echo) je akustický jev, který vzniká odrazem zvuku od rozlehlé překážky. Odražený zvuk poté posluchač vnímá zpožděně. Vhodnou překážkou pro vznik ozvěny je například skála, dno studny, jeskyně, dno propasti nebo rozlehlá budova. Důležité je, aby byl prostor dostatečně velký a pokud možno prázdný.
Ozvěna je jev, který je důsledkem vlastnosti sluchu. Díky této vlastnosti dokáže člověk rozlišit zvuk vydaný zdrojem od zvuku, který se odrazil. Aby však došlo ke správnému rozlišení, musí být překážka vzdálena od zdroje nejméně 17 metrů. V tom případě zvuk urazí vzdálenost 34 metrů (tam a zpět), což mu zabere zhruba 0,1 sekundy a naše ucho tuto prodlevu zaznamená. Pokud by byla překážka blíž, zvuky by splývaly – v tomto případě nemluvíme o ozvěně, ale o dozvuku.
Vzdálenost 34 metrů byla spočtena z rychlosti zvuku ve vzduchu (340 m/s) a doby(0,1 s), kterou potřebuje lidské ucho k rozlišení odraženého zvuku od vyslaného.
Hladina akustické intenzity ozvěny se měří v decibelech, stejně jako u zvuku. Ozvěna je většinou popisována jako vlna, která má téměř stejnou hlasitost jako vlna vyslaná zdrojem.
Přístroje, které pracují na bázi ozvěny jsou echolot a sonar. Tyto přístroje se používají hlavně v oblasti námořnictví.
Metody využívající ozvěnu jsou ultrasonografie, která se využívá při vyšetřování ultrazvukem v lékařství a ultrazvuková defektoskopie, která je využívána pro zjištění skrytých vad materiálu, rovněž za pomoci ultrazvuku
V těchto případech je ozvěna potřebná a důležitá. Ozvěna se však může vyskytovat i v telefonních systémech, kde je však nežádoucí.
Encyklopedie fyziky
Ozvěna je vyloženě nepříznivý jev, který je třeba z uzavřeného prostoru odstranit. Ozvěna je speciální případ odrazu zvukového vlnění, který nastává, jestliže odrážející stěna je rovinná a řádově větší, než je vlnová délka dopadajícího zvukového vlnění. Malou stěnu totiž zvukové vlnění „obtéká“ kolem překážky v důsledku ohybu vlnění. U členěné překážky dochází k rozptylu zvuku do všech stran a uspořádaný odraz (tj. ozvěna) nevzniká.
Ozvěna se sluchem jeví jako opakování předem slyšeného přímého zvuku. Jestliže se odražený zvuk vrátí za dobu trvání jedné slabiky (průměrná doba trvání jedné slabiky je 0,1 s), hovoří se o jednoslabičné ozvěně. Při opakování delším než 0,1 s se jedná o ozvěnu víceslabičnou. Speciální případ, při němž opakování slyšeného zvuku je menší než 0,1 s, se nazývá směšování.
Ozvěna a směšování nemusí vznikat jen tímto způsobem. Tento jev úspěšně vytvoříme i dvěma současně velmi silně znějícími reproduktory, ale v různých vzdálenostech od posluchače.
Typickým příkladem je veřejný rozhlas v malé obci.
Výsledkem tohoto jevu je naprostá nesrozumitelnost mluveného slova a zkreslení hudby. Proto je zřejmé, že ozvěna v divadlech, posluchárnách, … nesmí nikdy vzniknout. Není proto dobré používat velké rovinné dobře odrážející stěny a vzdálené, silné zdroje zvuku.
Zajímavosti a příklady z praxe
Odraz zvukových vln můžeme pozorovat na velké překážce, např. na skalní stěně, velké budově apod. Sluchem můžeme rozlišit dva krátké zvuky následující po sobě tehdy, je–li mezi nimi časový interval alespoň 0,1 s. Dostane–li se zvukové vlnění od zdroje k překážce a zpět za 0,1 s nebo za dobu delší, vnímáme odražený zvuk jako samostatný zvukový vjem – vznikla ozvěna. Jak jsme si už jednou řekli, při rychlosti zvuku 340 m/s musí být stěna od nás vzdálena minimálně 17 m. Čas 0,1 s potřebujeme přibližně k vyslovení jedné slabiky, proto v tomto případě vznikne ozvěna jednoslabičná. Při vzdálenosti 17n vznikne ozvěna n–slabičná. Je–li několik překážek, na kterých se může zvuk odrážet, pak při jejich vhodné vzdálenosti vnímáme po sobě odrazy téhož zvuku. V Teplických skalách u Broumova můžeme slyšet trojnásobnou ozvěnu sedmislabičnou. V kapli Chapel of the Mausoleum v Hamiltonu ve Velké Británii postavené v letech 1840 až 1855 je nejdelší ozvěna, která trvá 15 sekund a následuje po zabouchnutí dveří.
Jiná situace nastane, je–li zdroj zvuku a posluchač na jiném místě. V tomto případě spočívá fyzikální princip vzniku ozvěny v rozdílu vzdáleností, kterou urazí zvuk jdoucí přímo od zdroje k posluchači a vzdáleností, kterou urazí zvuk jdoucí k posluchači od zdroje po odrazu od odrazné stěny.
Vznik ozvěny, jestliže zdroj zvuku a posluchač není stejná osoba.
Časový interval mezi přímým zvukem a zvukem odraženým od odrazné stěny je dán vztahem
kde v je rychlost zvuku. Pro časový rozdíl je nutná hodnota 0,1 s.
Je–li odrážející stěna blíže ke zdroji zvuku než 17 m, ozvěna nevzniká, ale prodlužuje se trvání zvuku původního – vzniká dozvuk. V malých místnostech slouží k zesílení sluchového vjemu, neboť následuje po původním zvuku tak rychle, že s ním splývá. Splývá–li odražený zvuk se zvukem následujícím, konce slov se prodlužují a řeč se stává nesrozumitelnou. Tento jev známe např. z nádražních hal. S dozvukem je třeba počítat při projektování konferenčních a hudebních sálů, rozhlasových studií, továrních hal apod. Zpoždění zvuku v sálech má velký význam pro akustičnost sálu, projevuje se v průzračnosti nebo naopak prostorovém rozmazání zvuku. Zpoždění do 0,02 s přispívá ke zvýšení hlasitosti, zpoždění nad 0,05 s může už narušovat zřetelnost a srozumitelnost řeči a zhoršovat prostorovou lokalizaci. Toto zpoždění se projevuje na vzniku prostorovosti a pocitu obklopení zvukem.
Zajímavost ze stavebnictví:
Zajímavou vlastnost má elipsoid. Zvuk jdoucí z jednoho ohniska se odráží do druhého ohniska.
Odraz zvuku v elipsoidu (jeho průmět do jedné roviny).
Proto např. v kostele, kde strop má tvar přibližně části elipsoidu mohli mniši v dobách inkvizice odposlouchávat cizí tiché hovory, aniž by si toho kdokoli všiml. Původním záměrem takto postavených kostelů byla dobrá slyšitelnost kněze ve všech částech kostela. Kromě toho srozumitelnosti přispívá tzv. „gregoriánský chorál“, jehož pravidla vycházejí z přirozené řeči. Daný jev můžeme pozorovat na vhodně tvarovaných stěnách např. v chrámu sv. Pavla v Londýně, v divadle v Mohuči, v sále karyatid v Louvru v Paříži apod. Obdobný tvar má i kukaň nápovědy v divadle.
Zdroje:
Přispěvatelé Wikipedie, Ozvěna [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2017, Datum poslední revize 21. 04. 2017, 19:25 UTC, [citováno 1. 06. 2017] <https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Ozv%C4%9Bna&oldid=14922692>
REICHL, Jaroslav; VŠETIČKA, Martin. Ozvěna [online]. [cit. 6.6.2017]. Dostupný pod licencí Creativ Comons na WWW:http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1181-ozvena
KRÁLOVÁ, MGR., Magda. TECHMANIA SCIENCE CENTER, O.P.S.. Ozvěna a dozvuk [online]. [cit. 6.6.2017]. Dostupný pod licencí Under Creative Commons na WWW: http://edu.techmania.cz/cs/encyklopedie/fyzika/akustika/ozvena-dozvuk
Optické jevy
Ve vědeckém světě před nějakým časem zaujala nová, převratná teorie, jejíž podstatou byla myšlenka, že ozvěna nemusí být čistě akustického rázu, nýbrž může mít i optický charakter. S touto myšlenkou se snažil prosadit zejména ruský vědec Ivan Ivanovič Ozvěnov na Světové konferenci fyziků s názvem „I hear youuuu, I see youuuu” (v originále: “Я слышу тебяяяя, я вижу тебяяяя“), věnované akustickým a optickým jevům. Zastával zde názor, že ozvěna v optických jevech nebyla dosud řádně probádána a dostatečně popsána. Hodnotný článek, který tehdy publikoval v odborné literatuře (Научные труды по физике), zřejmě zapadl mezi bezvýznamné objevy tehdejší doby.
Profesor zde mimo jiné píše – cituji: „Ozvěna optická se zrakem jeví jako opakování předem viděného přímého obrazu. Jestliže se odražený obraz opakuje v podobě jednoho obrazu, hovoří se o jednoobrazové ozvěně. Při opakování vícenásobném se jedná o ozvěnu víceobrazovou. (Námi zmiňovaný nadaný vědec se specializoval především na dvouobrazové ozvěny – pozn. redakce). Speciální případ, při němž opakování viděného obrazu je menší než 20 metrů, se jedná o zrcadlení (v případě, že je v okolí našeho „obrazu“ plocha, ve které je možné pozorovat převrácený odraz – vodní hladina, větší skleněná či kovová plocha z leštěného materiálu) či stavební záměr (v rámci jedné budovy či stavby). Míra optické intenzity ozvěny se měří v počtu opakování daného jevu či obrazu. Optická ozvěna je většinou popisována jako vlna obrazů, kdy se vzdálenosti mezi jednotlivými obrazy zkracují“.
Zdroje:
Přispěvatelé Geocachologie, Ozvěna [online], Geocachologie: Uzavřená encyklopedie, c2017, Datum poslední revize 1. 06. 2357, 19:25 UTC, [citováno 1. 06. 2017] <https://cs. geocachologie.org/w/index.php?title=Ozvěna-profesora-Ozvěnova4442>
Při hledání keše není potřeba chodit na železniční trať, tady ozvěnu neuslyšíte ani neuvidíte…
U finálek, prosím, vše opatrně vraťte na své místo (krabičku dejte do úkrytu dnem vzhůru, jinak to nepůjde zandat) a zamaskujte. Ve svém logu neposkytujte nápovědu slovní ani fotografickou, jinak bude log smazán. Děkuji. Pěkný lov :-)