Почему в комнате слышно громче, чем на открытом воздухе ?
У вас есть хороший радиоприемник. Он наполняет комнату чистыми приятными звуками при едва наполовину выведенном регуляторе громкости. Выезжая летом на дачу, вы решили взять радиоприемник с собой — трудно расстаться со своим верным другом, Вы предвкушаете, как хорошо будет послушать радиопередачу на открытом воздухе, среди цветов и зелени.
Но что случилось с радиоприемником? Его установили на столике в саду, протянули достаточно высокую антенну, конечно лучшую, чем городская комнатная антенна, но приемник работает очень тихо, даже при полностью выведенном регуляторе громкости. Проверка напряжения и ламп ничего не дала: напряжение нормальное, лампы хорошие. Больше того, здесь же на даче в комнате приемник работает по-прежнему громко, но как только его выносят на открытый воздух, его громкость резко уменьшается.
В чем же дело? Ведь не может быть, чтобы в комнате приемник развивал большую мощность, чем при работе в саду?
Разумеется, приемник и в комнате и на открытом воздухе работает одинаково, отдаваемая им мощность и развиваемая громкость тоже одинаковы, но слышно в комнате действительно громче, чем на открытом воздухе. Объясняется это очень просто.
На открытом воздухе звуковая волна, рождаемая громкоговорителем приемника, долетает до нас и уносится дальше. Мы, так сказать, слышим каждый звук громкоговорителя только раз. Не так обстоит дело в комнате.
Конечно, и в комнате мы прежде всего слышим звуковую волну, достигшую наших ушей непосредственно от приемника. Но слышим мы не только ее одну. Созданные приемником звуковые волны достигают стен комнаты, предметов обстановки и т. п. и отражаются от них под самыми различными углами. Часть отраженных волн попадает в наши уши, и их действие складывается с действием основной волны. Но и на этом дело не заканчивается. Отраженные от стен звуковые волны снова ударяются о стены, вновь отражаются от них и опять достигают наших ушей, складываясь с волнами, достигшими их раньше.
Разумеется, энергия звуковых волн с каждым отражением уменьшается — звуковые волны затухают. Общее число отражений звуковых волн в комнате достигает нескольких сотен, но на увеличении громкости слухового восприятия сказываются обычно первые пять—десять отражений, после чего мощность отраженных волн становится столь малой, что они уже не могут существенно повлиять на суммарную интенсивность слухового ощущения.
Повторные воздействия звуковых волн на органы слуха приводят к известному удлинению каждого звука, но оно слишком мало, чтобы исказить звучание. В этом легко убедиться. Расстояния, которые проходит в обычной комнате звуковая волна при своем отражении, не превосходят 5—6 м. При скорости 340 м в секунду звук проходит такое расстояние примерно за 0,02 секунды. Следовательно, первые наиболее громкие отраженные звуки воспринимаются в течение около 0,1 секунды. Удлинения звука на одну десятую секунды мы не замечаем.
Может ли в комнате произойти то, что акустики называют отрывом отраженного звука от основного? Нет, не может. Для того чтобы мы услышали два звука раздельно, интервал между ними должен составлять не менее 1/16 секунды (см. этот материал). За 1/16 секунды звук проходит расстояние 50 м, следовательно, громкое эхо—эхо первого отражения может получиться в комнате с расстоянием между стенами не менее 25 м, но таких комнат не бывает.
Из этого примера, между прочим, ясно видна разница между эхом и реверберацией. Под реверберацией понимается увеличение громкости звучания и его длительности, но без отрыва отраженных звуков от основного. Если же происходит отрыв отраженного звука от основного и мы различаем их раздельно, то возникает эхо.
Увеличение громкости звучания в помещении по сравнению с громкостью звучания на открытом воздухе наблюдается не только при работе радиоприемников. Слова оратора, пение, игра на музыкальных инструментах и т. п. в помещениях слышны громче, чем вне них. На открытом воздухе ораторам приходится значительно напрягать голос, иначе их будет слышно плохо.
В заключение интересно задать вопрос: куда же все-таки в конце концов девается звук? Ведь звуковые волны несут с собой известную энергию, которая не может пропасть бесследно.
Энергия звуковых волн, заключающаяся в механическом колебании частиц воздуха, в конце концов превращается в тепло. Звук в комнате затухает вследствие того, что энергия звуковых волн затрачивается на преодоление трения между частицами воздуха и нагревание стен и всех предметов обстановки. Но это нагревание так мало, что обнаружить его мы, конечно, не можем. В очерке о КПД радиоприемника приводится пример крайне малой мощности звуковых колебаний, создаваемых громкоговорителем радиоприемника. Мы бы не заметили повышения температуры в комнате, даже если бы звуковая энергия, развиваемая радиоприемником в течение года, выделилась сразу.