Světlo a zvuk

Nabízí se několik otázek. Dochází k ohybu vlnění vždy? Pokud ano, jak výrazný tento efekt je? Jak to, že vůbec nějaký stín existuje? Jak je možné, že neznáme žádný akustický stín?

Obr. 1: Mikrofon Sennheiser MKH 8070 a jeho směrová charakteristika

Výraznost difrakce závisí na vlnové délce vlnění a velikosti překážky. Aby se mohlo dojít na překážce k ohybu vlnění, musí být rozměry překážky srovnatelné (nebo menší) s vlnovou délkou dopadající vlny. Například stíny vrhané předměty v našem okolí žádnou difrakci nevykazují. Postavíme-li rovinné vlně do cesty široký otvor, pak budeme na jeho druhé straně pozorovat výřez z dopadající rovinné vlny.

Pokud budeme otvor zmenšovat, začne být difrakce tím výraznější, čím více bude možné otvor považovat za bodový. Zde se skrývá odpověď na některé z úvodních otázek.

Světlo i zvuk mají charakter vlnění. V případě zvuku má toto vlnění povahu mechanickou, v případě světla elektromagnetickou, nicméně z hlediska popisu jde v obou případech o vlnění vykazující difrakci v závislosti na vlnové délce a rozměrech překážky.

Vlnová délka zvukových vln se pohybuje ve vzduchu v rozmezí od desítek milimetrů až po celé metry. K ohybu zvuku tedy dochází na objektech o rozměrech v řádu i desítek centimetrů. Vlnová délka viditelného světla se pohybuje v řádu stovek nanometrů, objekty, na kterých může docházet ke zřetelnému ohybu světla proto musí mít rozměry menší než milimetrové.

Proto slyšíme i rozhovor lidí stojících za rohem, ačkoliv je nevidíme. Ze stejného důvodu, pokud si před nás v kině sedne dáma v extravagantním klobouku, sice nic neuvidíme, ale o zvukovou stopu filmu ochuzeni nebudeme (a tudíž nemáme nárok na vrácení vstupného).

Akustický stín je sice nezvyklý, nicméně není nemožný. Například reproduktory koncertních aparatur jsou konstruovány tak, aby vysílaly zvuk pouze ve vymezeném kuželu před sebe. Obdobně jsou konstruovány směrové mikrofony, viz obrázek 1. Mikrofon Sennheiser MKH 8070 je konstruován tak, aby "slyšel" pouze z definovaného směru. Směrová charakteristika mikrofonu ukazuje, jakou citlivost má daný mikrofon v daném směru (měřeno od osy mikrofonu). Vidíme, že pro nižší frekvence, a tedy větší vlnové délky, je směrovost mikrofonu výrazně horší. Větší vlnové délky se na vstupní mřížce snáze ohýbají.