Was ist ein Echo, wie es passiert. Was ist ein Echo? Forschung vorbereiten und durchführen

Ein Echo tritt auf, wenn Schallwellen, die sich von einer Quelle nach außen ausbreiten (einfallende Wellen genannt), auf ein festes Hindernis wie einen Berghang treffen. Schallwellen werden von solchen Hindernissen in einem Winkel reflektiert, der dem Einfallswinkel entspricht.

Der Schlüsselfaktor für das Auftreten des Echos ist der Abstand zwischen dem Hindernis und der Schallquelle. Wenn sich das Hindernis in der Nähe befindet, wandern die reflektierten Wellen schnell zurück und mischen sich mit den ursprünglichen Wellen, ohne zu widerhallen. Wenn das Hindernis mindestens 15 Meter entfernt ist, kehren die reflektierten Wellen zurück, nachdem sich die einfallenden Wellen gestreut haben. Infolgedessen hören die Menschen das wiederholte Geräusch, als käme es von der Seite des Hindernisses. Akustiker müssen Auditorien und Konzertsäle unter Berücksichtigung von Echos entwerfen, schallabsorbierende Elemente hinzufügen und überreflektierende Oberflächen entfernen.

Reflexionsregel

In diesem Experiment passieren niederfrequente Wellen vom Schallgenerator die Glasröhre A, werden vom Spiegel reflektiert und treten in die Röhre B ein. Das Experiment beweist, dass der Reflexionswinkel der Welle gleich dem Einfallswinkel ist.

Tagsüber - schneller

Der Schall bewegt sich in warmer Luft in Bodennähe schneller (Bild unten) und verlangsamt sich, wenn er die kältere obere Atmosphäre erreicht. Eine solche Temperaturänderung führt zu einer Brechung (Ablenkung) der Welle nach oben.

Nachts langsamer

Niedrige Nachtlufttemperaturen in der Nähe der Erdoberfläche verlangsamen den Schalldurchgang (Abbildung unter dem Text). In den wärmeren darüber liegenden Schichten erhöht sich die Schallgeschwindigkeit.

Der Ton wurde vom Wind mitgerissen

Die Windgeschwindigkeit in großen Höhen ist viel höher als in Bodennähe. Wenn Schallwellen von einer Bodenquelle ausgehen, bewegen sie sich mit dem Wind. Der Hörer des Windes hört nur ein leises, subtiles Geräusch; Der Zuhörer vor dem Wind hört die Glocke aus großer Entfernung.

Echo. Was wissen wir über dieses interessante physikalische Phänomen? Jeder, der sich gut an den Schulkurs der Physik erinnert, wird sicherlich antworten, dass ein Echo ein physikalisches Phänomen ist, dessen Essenz darin besteht, dass der Beobachter eine Welle akzeptiert, die von einem Hindernis reflektiert wird. Das Echo ist jedoch keineswegs so einfach, wie es scheint. Dieser Artikel enthält einige interessante Fakten zu diesem wirklich erstaunlichen physikalischen Phänomen, die Sie möglicherweise nicht kennen. Also fangen wir an.

Was ist ein Echo?

Wie oben erwähnt, ist ein Echo eine Schallwelle, die von einem Hindernis reflektiert wird (es kann jedoch auch elektromagnetisch sein, aber Sie werden ein solches Echo natürlich nicht hören). Die reflektierten Schallwellen kehren zum Betrachter (der Geräuschquelle) zurück, der sie manchmal viel später hören kann. Es ist dieses Geräusch, das von Hindernissen reflektiert wird und als Echo bezeichnet wird.

Über den Ursprung des Wortes Echo

Dieses Wort hat eine ziemlich interessante Geschichte. Auf Russisch kam es vom deutschen Wort echo. Dieses Wort kam wie viele andere Wörter in westeuropäischen Sprachen aus dem Lateinischen in die deutsche Sprache - ēсhō ... Und Latein übernahm dieses Wort aus dem Griechischen - ἠχώ , was "Echo" bedeutete.

Bedingungen für die Existenz eines Echos

Für das Erscheinen des Echos sind mehrere Bedingungen erforderlich. Haben Sie sich jemals gefragt, warum das Echo in einer Wohnung oder einem Geschäft nicht zu hören ist, aber in den Bergen sehr leicht zu hören ist? Tatsache ist, dass das menschliche Ohr nur dann ein Echo hört, wenn der reflektierte Ton getrennt vom gesprochenen klingt und sich nicht darauf "hinlegt". Um einen solchen Effekt zu erzielen, muss die Zeit zwischen dem Einfluss des Schalls selbst und der reflektierten Welle am Ohr mindestens 0,06 Sekunden betragen. In einer normalen Umgebung (z. B. in einer Wohnung) geschieht dies aufgrund der kurzen Entfernung und verschiedener Objekte, die ebenfalls Schall absorbieren, nicht.

Manchmal wird das Echo unterdrückt

Es gibt einen Begriff "Echokompensation". Es wird in der Telefonie verwendet. Der Echokompensationsprozess ist das Entfernen von unnötigem Echo in einer Kommunikation, die die Qualität der Kommunikation verschlechtert. Die Echokompensation ist nicht nur erforderlich, um die Klangqualität zu verbessern, sondern auch um die Bandbreite des Kommunikationskanals zu erhöhen.

Es gibt einen Raum, in dem es überhaupt kein Echo gibt. Es wird eine schalltote Kammer genannt. Es gibt zwei Arten von schalltoten Kammern. Jeder Typ dient dazu, die eine oder andere Art von Echo zu "dämpfen". Einfach gesagt, in einer solchen Kammer prallen Schall (oder Radiowellen) einfach nicht von den Wänden ab. Der erste ist der akustische Typ. Es dient, wie der Name schon sagt, dazu, das übliche Tonecho zu unterdrücken. Die zweite ist jeweils die Radiofrequenz und ist notwendig, um die Reflexion von Radiowellen zu unterdrücken.

Lichtecho ist ein astronomischer Begriff. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein scharfer Lichtblitz auftritt (z. B. beim Ausbruch neuer Sterne). Mit einem solchen Blitz wird Licht von Objekten reflektiert und erreicht den Betrachter viel später.

Weltecho

Das Weltecho, auch als "Long Delay Echo" bekannt, ist ein Spezialeffekt bei Radiowellen. Diese spezielle Art von Echo ist Schall, der manchmal im kurzen Wellenlängenbereich auftritt und einige Zeit nach der Übertragung des Signals zurückkehrt. Dieses ungewöhnliche und schwer zu erklärende Phänomen wurde 1927 vom Skandinavier Jorgen Hals entdeckt.

Antiker griechischer Mythos über die Natur des Echos

Die alten Griechen erklärten viele Naturphänomene mit Mythen. Das Echo war keine Ausnahme. Der Mythos von der Geburt des Echos geht ungefähr so: Als die eifersüchtige Frau des Zeus, Hera, die schöne Nymphe Echo bestrafte und ihr verbot, Fragen zu beantworten, konnte Echo nur die letzten an sie gerichteten Worte wiederholen. Echo sah die schöne Narzisse durch den Wald gehen. Als er das Rascheln hörte, rief er aus:

• -Wer ist hier?
• -Hier! Schrie Echo zurück.
• -Komm hier!
• -Hier! - Echo antwortete glücklich und rannte auf Narzisse zu, aber er stieß sie weg, weil er glaubte, dass nur er seiner Liebe würdig war. So versteckt sich die schöne Nymphe jetzt in den Wäldern und Bergen und wiederholt gelegentlich die Worte der Reisenden.

Über die Echoortung

Jeder weiß, dass Fledermäuse und Delfine die Echolokalisierung nutzen, um sich im Weltraum zu orientieren. Allerdings können nur wenige Menschen die Frage "Wie funktioniert das alles?" Beantworten. Und so funktioniert es. Die Maus sendet hauptsächlich Ultraschall aus. Dann fängt sie das Echo dieses Geräusches ein, das von Objekten reflektiert wird. Der Schläger kann ultrakurze Intervalle erkennen, die von der Ausgabe eines Tonsignals bis zur Rückgabe eines Echos reichen. Somit bestimmt die Maus den Abstand zwischen Bäumen oder anderen Objekten und "sieht" auch, wie weit dieses oder jenes Insekt davon entfernt ist. Überraschenderweise unterscheidet der Schläger das Echo perfekt von einem statischen (unbeweglichen) Objekt von einem sich bewegenden Objekt.

Die Echolokalisierung wurde vor mehr als einem halben Jahrhundert bei Delfinen entdeckt. Delfine verwenden wie Fledermäuse Ultraschall, hauptsächlich Frequenzen 80-100 Hz... Die von Delfinen ausgesendeten Signale sind unglaublich stark: Zum Beispiel können sie eine Fischschwarm mehr als einen Kilometer entfernt „sehen“!

Kleine interessante Fakten

• Wenn der Abstand von der Geräuschquelle zum nächsten Hindernis (Wand oder Fels) beträgt, wird kein Echo erzeugt.
• Der berühmte deutsche Rhein steckt voller Überraschungen. Zum Beispiel gibt es einen Ort, an dem sich das Echo 20 Mal wiederholt
• In der Stadt Verdun in Frankreich gibt es zwei Türme. Wenn Sie schreien, während Sie zwischen ihnen stehen, hören Sie das Echo Ihrer Stimme bis zu elf Mal.
• Das Ohr des Dionysos ist ein wahrer Echo-Rekordhalter. Dies ist eine Grotte in Syrakus, deren Form wirklich einem menschlichen Ohr ähnelt. Aber das macht es nicht interessant. Aufgrund seiner Form macht das Großsegel das Echo unglaublich stark. Ein Steinwurf oder ein einfaches Klatschen wird mit echtem Donner aus der Dunkelheit widerhallen

Manchmal kommt es vor, dass Sie mit Ihren Freunden durch den Wald gehen, sich in verschiedene Richtungen zerstreuen und anfangen, Spaß miteinander zu haben.

Plötzlich ... was ist das?

Sie hören, dass jemand Ihre eigenen Worte ausspricht, nur gedämpft, leise, sogar ein wenig traurig. Echo!

Jeder mag das Echo wirklich, es ist lustig, es zu hören, und du fängst an, in den ganzen Wald zu schreien: "Hey! .." - und rufst lange zurück.

Aber was ist das - ein Echo? Warum passiert das?

Sie haben geschrien - und die Luft vibriert, weil jeder klingende Körper vibriert: Die Saiten von Geige, Harfe, Klavier vibrieren, Ihre Stimmbänder vibrieren, wenn Sie sprechen. Der klingende Körper vibriert und eine Welle breitet sich von ihm in alle Richtungen durch die Luft aus. Wenn er Ihr Ohr erreicht, hören Sie ein Geräusch.

Aber hier trifft die Schallwelle auf eine Art Hindernis, wie eine Meereswelle zum Ufer, und kommt zurück, und zum zweiten Mal hören Sie Ihre Stimme, aber nur leise, weil die Welle allmählich schwächer wird.

Das Echo, das Sie hören, ist weit davon entfernt, immer und nicht überall zu sein. Dies erfordert bestimmte Bedingungen: Das Hindernis, auf das die Schallwelle stößt, muss sich in einem ausreichenden Abstand befinden, damit die Welle keine Zeit hat, in einer Zehntelsekunde zurückzukehren, da unser Ohr dieselbe Schallwelle nicht weniger als in einem solchen Intervall wahrnehmen kann Zeit.

Das ist ein Echo. Deshalb passiert es.

Die Person verstand die Natur des Echos, verstand seine Mechanik. Und auf der Grundlage der Reflexionsgesetze einer Schallwelle schuf der Mensch ein wunderbares Gerät - einen Echolot.

Dieses an Bord des Schiffes installierte Gerät sendet eine Schallwelle in die Tiefen des Meeres. Der Schall breitet sich im Wasser aus, erreicht den Boden und kehrt zurück, er wird vom Gerät wieder aufgenommen. Die Wissenschaftler kennen die Geschwindigkeit der Schallausbreitung im Wasser und verfolgen, wie viel Zeit zwischen dem Senden und Empfangen von Schall verstrichen ist. Sie bestimmen die Tiefe des Meeres an diesem Ort.

Und wenn Sie den Schall nicht in die Tiefen des Meeres senden, dh nicht vertikal, sondern horizontal, können Sie bestimmen, wie weit das Schiff von der Küste entfernt ist, oder im Nebel herausfinden, ob Hindernisse vor Ihnen liegen, über die das Schiff stolpern könnte: Kommt ein Schiff auf uns zu oder schwimmt ein Eisberg-Eisberg? Die Schallwelle stößt auf ein Hindernis und kommt zurück, wird von einem Gerät namens Sonar aufgenommen und meldet das Hindernis dem Kapitän.

Mehr als einmal rettete ein weißer Delphin Schiffe bei starken Stürmen und eskortierte sie zwischen gefährlichen Riffen und Unterwasserfelsen. Die Seeleute kannten ihn gut, liebten ihn und erklärten sein Leben für unantastbar. Sie nannten den Delphin "den weißen Piloten", und die Piloten sind Spezialisten, die Schiffe entlang der gut untersuchten Wasserstraße, entlang des Fairways zu Häfen führen.

Diese bulgarische Geschichte erzählt vom Leben verschiedener Meerestiere und von natürlichen Ortungsgeräten, dank derer sie frei in den Tiefen des Meeres schwimmen können, ohne Angst zu haben, ihren Bauch an tückischen Riffen aufzureißen und vor Feinden zu fliehen. Der Locator ist eine wunderbare Sicherheitsvorrichtung. Es ist nicht nur bei Meerestieren.

Die Fledermaus hat auch einen natürlichen Ortungsgerät.

Das Verhalten dieser kleinen Tiere, die im Dunkeln frei fliegen, niemals auf Hindernisse stoßen und diese immer geschickt meiden, war Wissenschaftlern lange Zeit ein Rätsel. Und im Fluge schaffen sie es immer noch, Mücken und sehr kleine Mücken zu zerstören. Inzwischen unterscheiden sich die Augen von Fledermäusen nicht in der Sehschärfe; im Gegenteil, sie sehen sehr schlecht.

Was ist hier los?

Erst vor etwa dreißig Jahren haben Wissenschaftler dieses Geheimnis gelöst. Es stellt sich heraus, dass Fledermäuse einen eigenen Locator haben. Sie geben Geräusche ab, die wir nicht hören können, unser Ohr nimmt sie nicht auf; Diese Geräusche stoßen auf ein Hindernis, kommen zurück und die Mäuse fangen sie mit ihren riesigen Ohren. Ihre Augen sind also im Allgemeinen unnötig: Ohren ersetzen ihre Augen, sie scheinen die Welt um sie herum mit starken Scheinwerfern zu beleuchten.

Es gibt eine wunderbare Erfindung, die der Mensch nach dem Prinzip der Reflexion einer Welle geschaffen hat, nicht nur Schall, sondern Radiowellen.

Radiowellen können auch von Objekten abprallen, die ihren Weg kreuzen. Und kurz vor dem Zweiten Weltkrieg entwickelten Wissenschaftler ein Gerät, mit dem feindliche Flugzeuge aus der Ferne erkannt werden können, noch bevor sie über ihnen auftauchten. Dieses Gerät heißt Radar, sonst Radar.

Das Radar kann sowohl feindliche Flugzeuge am Himmel als auch feindliche Schiffe auf See erkennen und sowohl die Entfernung zu ihnen als auch die Richtung bestimmen.

Radargeräte werden nicht nur während des Krieges, sondern auch in Friedenszeiten benötigt. Sie sind großartige Helfer. Meteorologen verwenden sie, um die Geschwindigkeit und Richtung von Winden in großen Höhen zu bestimmen und die Ansammlung von Gewitterwolken zu erfassen. Astronomen, die eine Funkwelle an unseren nächsten Satelliten, den Mond, sendeten, konnten die Entfernung zu diesem sehr genau bestimmen. Dies sind nur zwei Beispiele, und es gibt viele davon.

Echo! Die Natur dieses Phänomens ist seit langem erklärt worden. Aber in alten Zeiten schien es mysteriös und wunderbar. Und die alten Griechen hatten eine poetische Legende über das Waldecho.

Es war einmal eine wunderschöne Nymphe namens Echo im Wald. Sie tummelte sich frei, sang und tanzte wie ihre Freunde - die Göttinnen von Wiesen, Bächen, Quellen ... Aber die arme kleine Nymphe Echo verärgerte die beeindruckende, mächtige Göttin Hera, und Hera bestrafte sie, indem sie ihr das Reden verbot. Nymph Echo konnte erst jetzt die Worte anderer Leute wiederholen.

Deshalb hören wir manchmal die traurige Stimme der Nymphe Echo im Wald. Und Puschkin, fasziniert von der Poesie des Waldechos, schuf wundervolle Gedichte über ihn:

Brüllt das Tier im tauben Wald, bläst das Horn, rumpelt der Donner, singt die Jungfrau über dem Hügel - Für jedes Geräusch Ihre Antwort in der leeren Luft Sie gebären plötzlich.

Selbst wenn Sie noch nie in den Bergen waren, wissen Sie wahrscheinlich immer noch, was ein Echo ist, und haben es mehr als einmal getroffen. Echo kann überall im Bogen eines Hauses, in einer leeren Wohnung, im Wald auf uns warten.

Was ist Echo und wie hörst du es?

Ein Echo ist eine Reflexion des Klangs. Echos finden in der Physik in der neunten Klasse statt, sodass wahrscheinlich jeder weiß, wie es auftritt. Schall wird manchmal sogar mehrmals von verschiedenen Oberflächen reflektiert und kehrt zu uns zurück. Es stellt sich die Frage, warum wir nicht immer, aber in einigen Fällen Echos hören. Warum können wir zum Beispiel in kleinen Räumen keine Echos hören?

Tatsache ist, dass erstens Dinge und Möbel in den Räumlichkeiten die reflektierten Geräusche dämpfen und das Echo absorbieren. Zweitens ist es notwendig, dass der Unterschied zwischen ihnen mindestens sechshundertstel Sekunden beträgt, damit unser Gehirn das reflektierte Signal getrennt vom gesendeten Signal in Form eines Echos unterscheiden kann.

Bei einer Schallgeschwindigkeit von ca. 340 m / s kann leicht berechnet werden, dass in einem Abstand von drei Metern von der Wand zum reflektierten Schall nach ca. zwei Hundertstelsekunden zurückkommt. Eine solche Zeit reicht dem Gehirn nicht aus, es wird diese beiden Geräusche nicht getrennt wahrnehmen.

Und in großen Räumen, in denen das Signal nicht durch eine große Menge an Möbeln gelöscht wird und der Abstand zu den Wänden groß ist, kann es mehr als sechshundertstel Sekunden dauern, bis der Ton reflektiert zu uns zurückkehrt. In diesem Fall hören wir ein Echo.

Wo ist das Echo am besten zu hören?

Hoch in den Bergen, wo es keine Möbel gibt und der Schall leicht von den Felsen reflektiert wird und der Abstand zwischen den Felsen groß ist, können Sie das Echo Ihres Schreiens mehr als einmal hören. Der Ton wird von Felsen in unterschiedlichen Entfernungen reflektiert und kommt mit großer Verzögerung an, sodass wir ein sich wiederholendes Echo hören.

Ähnliches passiert im Wald, wo der Schall von Baumstämmen reflektiert wird. Zwar wird im Wald der Schall von Laub, Gras und Erde absorbiert, und in den Bergen gibt es oft nichts, was den Schall absorbieren könnte, und daher kann ein lauter Schrei leicht zu einem Zusammenbruch führen.

Die Schwingungen der Schallwelle werden auf die Felsen übertragen, und Felsen und Schneemassen, die schwach an den Hängen haften, können durch die resultierende Schwingung leicht zusammenbrechen. Beim Rollen schlagen sie neue Steine \u200b\u200bund Schnee nieder, es entsteht eine Lawine. Deshalb sollte man sich in den Bergen immer an die Gefahr eines Zusammenbruchs erinnern und nicht unnötig wieder schreien.

Das Prinzip des Horns basiert auf der Verwendung von Echo. Das Horn ist ein expandierendes rundes Rohr. Eine Person spricht am schmalen Ende, der Klang ihrer Stimme wird mehrmals von den Wänden des Lautsprechers reflektiert und tritt durch das breite Ende in eine Richtung aus, ohne in alle Richtungen zu streuen. Somit wird seine Leistung in einer bestimmten Richtung erhöht und der Schall kann sich über eine größere Entfernung ausbreiten.