ДИФРА́КЦИЯ ЗВУ́КА

ДИФРА́КЦИЯ ЗВУ́КА, от­кло­не­ние рас­про­стра­не­ния аку­стич. волн от за­ко­нов гео­мет­ри­че­ской аку­сти­ки, обу­слов­лен­ное вол­но­вой при­ро­дой зву­ка. Д. з. про­яв­ля­ет­ся в про­ник­но­ве­нии зву­ка за лю­бое мас­сив­ное пре­пят­ст­вие, раз­ме­ры ко­то­ро­го боль­ше дли­ны вол­ны па­даю­ще­го зву­ко­во­го по­ля, в от­сут­ст­вии зву­ко­вой те­ни за пре­пят­ст­ви­ем, раз­ме­ры ко­то­ро­го ма­лы по срав­не­нию с дли­ной аку­стич. вол­ны. Осо­бен­но на­гляд­но Д. з. про­явля­ет­ся в от­сут­ст­вии рез­кой гра­ни­цы меж­ду зву­ко­вой те­нью и зо­ной зву­ко­вой «ос­ве­щён­но­сти», по­сколь­ку ин­тен­сив­ность зву­ка ме­ж­ду ни­ми ме­ня­ет­ся плав­но. Бла­го­да­ря Д. з. зву­ко­вое по­ле мо­жет про­ни­кать че­рез не­боль­шие от­вер­стия или ще­ли в разл. эк­ра­нах. Д. з. нель­зя объ­яс­нить в рам­ках за­ко­нов гео­мет­рич. аку­сти­ки – за­ко­нов от­ра­же­ния, пре­лом­ле­ния и реф­рак­ции зву­ка.

Ре­зуль­та­том ин­тер­фе­рен­ции зву­ко­вых по­лей, обу­слов­лен­ных Д. з. на разл. пре­пят­ст­ви­ях, на не­од­но­род­но­стях са­мой сре­ды, а так­же на не­ров­но­стях и не­од­но­род­но­стях гра­ниц сре­ды, яв­ля­ет­ся воз­ник­но­ве­ние рас­се­ян­но­го по­ля (см. Рас­сея­ние зву­ка). На­хо­ж­де­ние рас­се­ян­ных по­лей – весь­ма слож­ная и в боль­шин­ст­ве слу­ча­ев труд­но рас­счи­ты­вае­мая за­да­ча.

Для объ­яс­не­ния яв­ле­ния Д. з. ис­поль­зу­ют Гюй­ген­са – Фре­не­ля прин­цип, со­глас­но ко­то­ро­му ка­ж­дая точ­ка фрон­та зву­ко­во­го по­ля рас­смат­ри­ва­ет­ся как но­вый ис­точ­ник «вто­рич­но­го» сфе­рич. воз­му­ще­ния. По­это­му в лю­бой по­сле­дую­щий мо­мент вре­ме­ни вол­но­вой фронт мож­но пред­ста­вить в ви­де оги­баю­щей фрон­тов сла­бых вто­рич­ных, ин­тер­фе­ри­рую­щих ме­ж­ду со­бой волн от этих ис­точ­ни­ков. Поль­зу­ясь этим прин­ци­пом, О. Фре­нель в 1815–18 смог с боль­шой точ­но­стью рас­счи­тать рас­пре­де­ле­ние по­ля в ди­фрак­ци­он­ных кар­ти­нах. Пер­вое стро­гое ре­ше­ние за­да­чи ди­фрак­ции по­лу­чил в 1895 А. Зом­мер­фельд, рас­смот­рев па­де­ние пло­ской вол­ны на по­лу­плос­кость.

По­сле ре­ше­ния за­дач ди­фрак­ции, до­пус­каю­щих раз­де­ле­ние пе­ре­мен­ных в вол­но­вых урав­не­ни­ях и гра­нич­ных ус­ло­ви­ях (Д. з. на ци­лин­д­ре, сфе­ре и т. п.), поя­ви­лась воз­мож­ность ко­ли­че­ст­вен­ных оце­нок ди­фрак­ци­он­ных эф­фек­тов. На ци­лин­д­ре или сфе­ре мож­но на­блю­дать час­тот­ную за­ви­си­мость воз­рас­та­ния ин­тен­сив­но­сти рас­се­ян­но­го по­ля при уда­ле­нии от объ­ек­та со сто­ро­ны, про­ти­во­по­лож­ной па­даю­ще­му зву­ку, а за­тем – её спа­да­ния по за­ко­ну убы­ва­ния по­ля от ис­точ­ни­ка ко­неч­ных раз­ме­ров. Боль­шой ин­те­рес пред­став­ля­ют ре­ше­ния за­дач Д. з. на кли­не с иде­аль­ны­ми гра­нич­ны­ми ус­ло­вия­ми (Зом­мер­фельд), с им­пе­данс­ны­ми гра­нич­ны­ми ус­ло­вия­ми (Г. Д. Ма­лю­жи­нец). Круп­ный вклад в объ­яс­не­ние яв­ле­ния ди­фрак­ции вне­сли отеч. учё­ные В. А. Фок, Л. А. Вайн­штейн, Г. Д. Ма­лю­жи­нец, пред­ло­жив­шие ме­тод по­пе­реч­ной диф­фу­зии, опи­сы­ваю­щий в вы­со­ко­час­тот­ном при­бли­же­нии «рас­те­ка­ние» энер­гии из вол­но­вых пуч­ков вдоль фрон­та рас­про­стра­няю­ще­го­ся вол­но­во­го по­ля.