音の屈折

音のレンズ(No.135)

お気に入りに追加お気に入り

音のレンズ 音のレンズ

実験監修:愛知工業大学客員教授 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

二酸化炭素をつめた風船を耳の近くにもってくると、まわりの音が少し大きく聞こえます。虫めがねで太陽の光を集めるときのように、レンズをとおった光が屈折して集められることは知っているけど、音も屈折するの?

そうかなるほど

屈折は光や電波,音など、波の性質をもつもの全てで見られる現象です。音は、空気などの物質が圧縮されると、それに反発する力(弾性力)がはたらいて膨張し、膨張しすぎて元の状態をすぎると、今度は逆向きの力がはたらいて圧縮されるということのくりかえしによって圧力の変化が伝わる現象です。そして、音が伝わる速度(音速)も、光と同じように物質によって変わります。実験-1では、笛を空気で鳴らしたときと二酸化炭素で鳴らしたときとで、音の高さ(振動数)が変わります。笛から出る音の高さは、音速が一定であれば笛(管)の長さが長いと低くなり、短いと高くなります(実験-2)。また、笛の長さが同じときは音速が速ければ高い音に、遅ければ低い音になります。実験-1では笛の長さは同じですから、空気と二酸化炭素とでは音の高さが低くなった二酸化炭素の方が音速が遅いことがわかります。レンズはガラスの中での光の速度が空気中よりも遅くなるためにおこる屈折現象を利用したものでしたね。虫めがねで光を集めるように、空気よりも音速が遅い二酸化炭素をつめた風船も、音を屈折させてレンズのはたらきをします。このため二酸化炭素をつめた風船を耳の近くにもってくると、音が集められて大きく聞こえたのです。
ところで、イルカは頭の部分に脂肪のかたまりをもっていて、これを音のレンズとして方向性の強い音波を発信して、仲間との交信や物体との距離をはかるために使っています。音のレンズを利用して生活しているのですね。

もしこの実験が気に入ったらシェアしてください