7. Grundzüse der Lehre vom Schall und von der Wellenbewegung.
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eine ebene Wand. Ferner sei PQ senkrecht zu der Ebene, also @ der Punkt,
welcher. zuerst von den Schwingungen der Luft getroffen wird; UQD sei ein
Stück der sich ausbreitenden Schallwelle in dem Augenblicke, in welchem bei @
zuerst die Wand vom Schalle erreicht wird. Jeder Punkt der Grenze wird in dem
Augenblicke, in welchem er vom Schall erreicht wird, der Mittelpunkt einer sich
rückwärts ausbreitenden Welle. Da die Welle in demselben Mittel sich rück-
wärts ausbreitet, in welchem sie gegen die Wand hin sich fortbewegte, so folgt,
dass sie sich rückwärts mit derselben Geschwindigkeit fortpflanzt, mit der sie
gegen die Wand ankam. Iu der Zeit also, in welcher von den Punkten C oder
D die schwingende Bewegung sich bis C* oder D‘ fortgepflanzt hat, so dass von
diesen Punkten aus die Bewegung zurück zu kehren beginnt, pflanzt sich die Bewegung
vom Punkte Q bis zu einer Halbkugel fort, deren Radius Qr = CC ist. Die neben
dem Punkte Q in der Grenzfläche liegenden Punkte 9‘, 9°, 9,, 9,, werden später
und später von der Bewegung erreicht, und zwar so viel später, als die Schwingungen
der ankommenden Welle Zeit gebrauchen um die Strecke d’g’ resp. d“g“ zu durch-
laufen. In derselben Zeit daher, in welcher sich die Bewegung von @ bis zu
einer Halbkugel vom Radius Qr fortpflanzt, breitet sie sich von 9‘ bis zu einer
Halbkugel vom Radius gr‘ = Qr — g’d‘ von xg“ bis zu einer Halbkugel vom
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Radius gr“ = Qr — g“ d“ rückwärts aus. Und so von allen übrigen Punkten der
Grenze bis zu einer Halbkugel, deren Radius um diejenige Länge kleiner ist als
a
Qr, welche die schwingende Bewegung noch hat durchlaufen müssen, um an die
Grenzebene zu gelangen.
Die Grenze, bis zu welcher sich demnach die Bewegung rückwärts ausgebreitet
hat, während die Welle CD an die Grenze gekommen ist, ist die Fläche, welch
die einzelnen Halbkugeln allesammt berührt, so dass für alle Punkte dieser Fläch«
die Summe Pg, + g,r, = PQ+ Qr ist. Diese Fläche ist eine Kugelfläche, deren
Mittelpunkt im Punkte P' liegt, dessen senkrechter Abstand hinter der Ebene MN
— ist dem Abstande des Ausgangspunktes des Schalles P vor derselben. Denn
denken wir uns, dass die Welle ungehindert hätte fortschreiten können, so geben
die andern Hälften der von uns um @, g', g'' beschriebenen Kugeln nach der
Huyghens’schen Konstruktion die Wellenfläche €’ @' D', bis zu der sich die Bewegung
in derselben Zeit fortgepflanzt hätte, in der sie in der Richtung PC sich bis (
fortpflanzte, da dd’ +! =d "Hd"! —=Rı CC’... Die diese Kugeln nach
der untern Seite umhüllende Fläche ist aber, wie wir wissen, die vom Mittelpunkte ?
aus mit dem Radius PC' = P@' beschriebene Kugel. Die Fläche, welche diese
Kugeln von der andern Seite einhüllt, muss eine eben solche Kugel sein, welche
jedoch ihre Konvexität nach der entgegen gesetzten Seite wendet, deren Mittel-
punkt P’ also eben so weit unter MN liegen muss wie P über MN liegt.
Hiermit lässt sich die zurück kehrende Schallwelle in jedem Falle konstruiren ;
dabei ist es gleichgültig, ob die Ebene MN in ihrer ganzen Ausdehnung eine
feste Wand ist oder nur ein Stück derselben, etwa in der Ausdehnung U’g. 1
diesem Falle entsteht eben nur das Stück der zurück kehrenden Welle, welche
von diesem Theil der Ebene ausgeht.
Das Gesetz der Reflexion des Schalles lässt sich noch in «
aussprechen, welche unmittelbar aus obiger Konstruktion folgt
Aus der Gleichheit PQ= PRQ folgt, dass die Dreiecke PÜQ und PCR,
P'g" Q und Pg"Q, P'YQ und Pg'Q u. s. f. sich decken, und daraus, dass:
. PO O=FraNQ fen: PER =LFR etc,
oder da: er ean Dertee
dass: FI BRD, rer dU
oder dass die Winkel, unter welchen die Radien der ankommenden und refl
Welle die Grenzfläche schneiden, einander gleich sind. Nach der ersten An-
schauung über die Fortpflanzung der schwingenden Bewegung in einem räumlich
ausgedehnten Punktsystem waren diese Radien die einzelnen Punktreihen, in d
sich die Schwingungen fortpflanzten. Nennen wir mit Rücksicht darauf diese Radien
die Wellenstrahlen, resp. die Schallstrahlen, so können wir das Reflexions - Gesetz
auch dahin aussprechen, dass bei der Reflexion des Schalles die reflektirten und
die ankommenden Strahlen in einer zur reflektirenden Fläche normalen Ebene
liegen und in dieser mit der reflektirenden Fläche gleiche Winkel bilde:
iner andern Weise