Влияние среды распространения имеет различный характер для разных звуковых диапазонов. Так, звуки высоких частот поглощаются частицами среды гораздо сильнее, чем низкочастотные. Например, при нормальных давлении и температуре коэффициент поглощения на частоте 5 кГц в воздухе составляет около 3 дБ/км. Поскольку поглощение пропорционально квадрату частоты, коэффициент поглощения на частоте 20 кГц составит 48 дБ/км, или около 5 дБ на каждые 100 м пути.
Фазовые характеристики волн
При описании сложных волновых процессов приходится учитывать различия временных характеристик соседних звуковых волн, для чего вводится понятие фазы волны. Рассмотрим практические примеры. Если две одинаковые волны распространяются абсолютно синхронно, считается, что они «находятся в фазе». Если одна волна запаздывает относительно другой, точно такой же по форме, на полпериода, в этом случае говорят, что волны «находятся в противофазе». Когда противофазные волны сходятся в одной точке, чисто теоретически можно было бы ожидать их полного взаимного уничтожения. Увы, в акустике, в отличие от электроники, это бывает крайне редко; чаще противофазные волны при наложении друг на друга сильно искажают тембр звука. Аналогичный, но менее выраженный эффект наблюдается при суммировании двух сходных звуковых волн с разницей фаз, большей либо меньшей половины периода.
Кое-что из теории нелинейной акустики
Как упоминалось выше, геометрическая теория не в состоянии описать звуковые поля в полной мере. В случаях, когда длины волн сравнимы по размерам с реальными объектами, необходимо применять законы нелинейной акустики.
Одним из основных нелинейных явлений является дифракция звука. Дифракция (от латинского diffractus— разломанный) наблюдается при прохождении волн мимо края препятствия. Взаимодействие с препятствием вызывает отклонение волн от прямолинейного распространения. Из-за дифракции волны приобретают способность огибать препятствия, проникая в область геометрической тени. Этим явлением, например, объясняется возможность слышать голос человека, находящегося за углом дома. В некотором приближении явление дифракции объясняет принцип Гюйгенса Френеля. Согласно этому принципу, каждую точку среды, которой достигла распространяющаяся волна, можно считать источником вторичных волн. Именно эти вторичные волны и могут проникать в зоны акустической тени, недоступные для первоначальных звуковых лучей. Наиболее отчетливо дифракция проявляется в тех случаях, когда размер огибаемых препятствий соизмерим с длиной волны.