11.3-Reflection of Sound

11.3-Reflection of Sound Important Formulae

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After successful completion of this topic, you should be able to:

  • Examine the paths of reflection of sound on different surfaces.
  • Explain propagation of sound in a medium based on their knowledge of echo and reverberation.

The reflection of sound is a phenomenon that occurs when sound waves bounce off surfaces. This property is vital in various applications and is key to understanding concepts like echoes and reverberation.

11.3.1 Echo

An echo is a distinct sound that is heard after the original sound has been reflected off a surface. For an echo to be heard clearly, the following conditions must be met:

  • The distance between the source of sound and the reflecting surface must be at least 17 meters. This allows the sound to travel to the surface and back within a time frame that can be perceived as a separate sound.
  • The time gap between the original sound and the echo must be at least $0.1$ seconds. This ensures that the brain can distinguish between the two sounds.

For example, when a person shouts in a mountainous area, they might hear their voice reflected back as an echo.

11.3.2 Reverberation

Reverberation occurs when sound reflects off multiple surfaces in an enclosed space, causing a prolonged sound effect. It results from the multiple reflections of sound waves bouncing off walls, ceilings, and floors. Key characteristics include:

  • Reverberation can enhance the richness of sound, particularly in music. It is often used in concert halls to create a more immersive audio experience.
  • Excessive reverberation can lead to unclear sound, making it difficult to understand speech. This is often a problem in poorly designed auditoriums.

The time it takes for sound to decay in a space after the source has stopped is known as the reverberation time. It is crucial for acoustical design in theaters and auditoriums.

11.3.3 Uses of Multiple Reflection of Sound

Multiple reflections of sound have several practical applications:

  • Sonar Technology: Sonar (Sound Navigation and Ranging) uses the principle of sound reflection to locate objects underwater. By sending sound pulses and measuring the time taken for echoes to return, distances can be calculated.
  • Ultrasound Imaging: In medical diagnostics, ultrasound uses high-frequency sound waves to create images of internal body structures. The reflections of sound waves from tissues produce the images.
  • Architectural Acoustics: Understanding sound reflection is essential in designing auditoriums and concert halls to enhance sound quality. Properly placed surfaces can create optimal reverberation and clarity.
  • Sound Navigation: Animals such as bats and dolphins use echolocation to navigate and hunt by emitting sounds and interpreting the echoes that bounce back from objects.

In summary, the reflection of sound plays a crucial role in various fields, from technology to everyday life, enhancing our ability to communicate, navigate, and experience sound.


Kavehhabibi, Public domain, via Wikimedia Commons

11.3-Reflection of Sound

ध्वनि की परावृत्ति (Reflection of Sound) एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जिसमें ध्वनि तरंगें एक अवरोध से टकराकर वापस लौट जाती हैं। यह ठीक उसी तरह काम करती है जैसे प्रकाश की परावृत्ति, लेकिन ध्वनि की परावृत्ति के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है, जैसे कि हवा, पानी, या ठोस पदार्थ।

जब ध्वनि किसी सतह से टकराती है, तो वह लौटकर उसी दिशा में वापस आती है। यह परावृत्ति की प्रक्रिया है। ध्वनि तरंगें उसी नियम के अनुसार परावर्तित होती हैं, जो प्रकाश की परावृत्ति पर लागू होता है। इस नियम को "ध्वनि की परावृत्ति का नियम" कहा जाता है।

ध्वनि की परावृत्ति का नियम

ध्वनि की परावृत्ति का नियम निम्नलिखित है:

  1. परावृत्त ध्वनि की दिशा, प्रतिबिंबित सतह से गिरने वाली ध्वनि की दिशा के बराबर होती है।
  2. ध्वनि की परावृत्ति का कोण, गिरने वाले कोण के बराबर होता है। यह कोण सतह के साथ माप जाता है।

गिरने का कोण और परावर्तित कोण दोनों ही एक ही विमा (plane) में होते हैं। इसे निम्नलिखित रूप से व्यक्त किया जा सकता है:

$$\theta_i = \theta_r$$ जहाँ, $\theta_i$ = गिरने का कोण (Angle of incidence) $\theta_r$ = परावर्तित कोण (Angle of reflection)
परावृत्त ध्वनि का प्रयोग

परावृत्त ध्वनि का कई जगह उपयोग होता है। यह इको (Echo) और सोनार (Sonar) जैसे उपकरणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

इको (Echo)

इको ध्वनि की परावृत्ति का एक उदाहरण है। जब किसी ध्वनि तरंग को किसी दीवार या अन्य बड़ी सतह से परावर्तित होकर लौटने में समय लगता है, तो हम उसे इको के रूप में सुनते हैं। इको सुनने के लिए ध्वनि की उत्पत्ति और परावृत्ति के बीच कम से कम 0.1 सेकंड का अंतराल होना चाहिए, ताकि हमारे कान दो अलग-अलग ध्वनियाँ पहचान सकें।

सोनार (Sonar)

सोनार (Sound Navigation and Ranging) एक तकनीक है, जिसमें ध्वनि तरंगों का उपयोग समुद्र में वस्तुओं का पता लगाने के लिए किया जाता है। इसमें एक ध्वनि तरंग भेजी जाती है जो किसी वस्तु से टकराकर वापस लौट आती है। सोनार का उपयोग समुद्र में जलयानों, मछलियों, और अन्य वस्तुओं के पता लगाने में किया जाता है।

ध्वनि की परावृत्ति और उच्चारण

ध्वनि की परावृत्ति का उपयोग आवाज़ के उच्चारण में भी होता है। जैसे कि किसी गुफा या बंद स्थान में आवाज़ का गूंजना, यह परावृत्ति के कारण ही होता है। जब ध्वनि किसी सतह से टकराकर वापस आती है, तो आवाज़ को बढ़ा देती है और एक गूंज की तरह सुनाई देती है।

An echo is heard in 3 s. What is the distance of the reflecting surface from the source, given that the speed of sound is 342 m s$^{–1}$?

Why are the ceilings of concert halls curved?