Зеркало акустическое

Поверхность акустического зеркала считается гладкой, если её шероховатость не превышает величину ${\displaystyle l/20}$, где ${\displaystyle l}$ — длина звуковой волны. Характеристиками акустического зеркала являются коэффициент отражения ${\displaystyle k_{ac}}$, определяемый как отношение энергии отражённой волны к падающей^[3]:

${\displaystyle k_{ac}=W_{in}/W_{ref}}$,

где ${\displaystyle W_{in}}$ — энергия падающей волны, ${\displaystyle W_{ref}}$ — отражённой. Величина коэффициента отражения зависит от геометрической формы поверхности акустического зеркала, поскольку она определяет вид волнового фронта отражённой волны. Так, плоское акустическое зеркало изменяет направление распространения звуковых волн, а акустические зеркала сложных форм (конические, параболические, гиперболические) изменяют вид звуковых волн.

Если на параболическое акустическое зеркало падает плоская звуковая волна, то после отражения она превратится в сходящуюся сферическую волну. Это свойство акустических зеркал использовалось для создания рефлекторов, улавливающих и фокусирующих акустические волны, исходящие от дирижаблей, самолётов и кораблей в годы Первой мировой войны в Великобритании.

В случае эллипсоидального акустического зеркала направление распространения звуковой волны изменяется, и расходящаяся сферическая волна преобразуется в сходящуюся сферическую волну.

При создании и проектировании акустических систем, в частности, с акустическими зеркалами, необходимо учитывать дифракционные явления, поскольку при фокусировании упругих акустических волн происходит частичное преобразование продольных волн в поперечные^[4].

Разработаны и созданы также многозеркальные рефлекторы, расчёты которых аналогичны расчётам однозеркальных рефлекторов.

Акустические зеркала применяются для фокусировки звуковых волн или изменения их распространения. Фокусирование звуковых волн необходимо в ряде случаев для увеличения концентрации звуковой энергии (например, в ультразвуковой диагностике), и с целью воздействия на вещество (диспергирование твёрдых тел, эмульгирование жидкостей, формирование «ультазвукового ножа» для воздействия на биологические ткани в нейрохирургии, интенсификацию таких процессов, как сушка, формирование аэрозолей, экстрагирование, коагуляция, и др.)^[1].

Кроме этого, акустические зеркала используются в системах получения изображений скрытых объектов (например, биологических — фотографирование внутренних органов, получение видеоизображений в реальном режиме времени, УЗИ-диагностика, наблюдение за плодом в ходе беременности, и т. д.).

Важным применением акустических зеркал является формирование акустических локаторов для гидролокации, рыболокации, эхо-офтальмоскопах, звуколокаторах для слепых, визуализация, например, косяков рыб с помощью эхолотов^[5].