پژواک (Echo): بازتاب صوت شنیدهشده پس از تأخیر
آوای بازگشتی: پژواک دقیقاً چیست؟
وقتی در یک فضای خالی بزرگ یا در دامنهٔ کوه فریاد میزنید، پس از مدت کوتاهی صدای خود را دوباره میشنوید. این صدا، پژواک نام دارد. صدا در واقع یک موج مکانیکی است که در هوا (یا هر محیط دیگری) مانند امواج آب در یک حوض منتشر میشود. وقتی این موج صوتی به یک مانع بزرگ و سخت مانند دیوار سنگی، کوه یا دیوار یک سالن بزرگ برخورد میکند، بخشی از انرژی آن بازتاب میشود و به سمت منبع برمیگردد. اگر فاصلهٔ شما تا مانع به اندازهای باشد که این صدا با تأخیری مشخص (معمولاً بیش از 0.1 ثانیه) به گوش شما برسد، شما آن را به عنوان یک تکرار مجزا از صدای اولیه میشنوید که همان پژواک است.
برای اینکه پژواک به وضوح قابل تشخیص باشد، باید حداقل فاصلهٔ مشخصی بین گوینده و مانع وجود داشته باشد. این فاصله برای یک انسان معمولی حدود 17 متر است. دلیل این عدد، سرعت صوت و قدرت تفکیک مغز ماست.
از غارهای پیش از تاریخ تا سالنهای کنسرت: انواع و کارکرد پژواک
پژواک تنها یک بازی صوتی در طبیعت نیست. بشر از دیرباز با آن آشنا بوده و امروزه از اصول آن در فناوریهای پیشرفته استفاده میکند. میتوان پژواکها را به دو دستهٔ کلی تقسیم کرد:
| نوع پژواک | شرح و ویژگی | مثال کاربردی |
|---|---|---|
| پژواک تکی (ساده) | بازتاب یکباره و واضح صدا از یک مانع منفرد. تأخیر مشخصی دارد و به صورت تکرار مجزا شنیده میشود. | فریاد زدن در روبهروی یک کوه سنگی. |
| پژواک چندتایی | صدا از چند مانع متوالی بازتاب مییابد و به صورت یک سری تکرارهای پیدرپی با تأخیرهای مختلف به گوش میرسد. | کف زدن در یک درهٔ باریک با دیوارههای متعدد. |
| طنین (Reverberation)[5] | بازتابهای بسیار سریع و مکرر صدا که قبل از محو شدن، روی هم جمع شده و صدای اولیه را طولانیتر و غنیتر میکنند. برخلاف پژواک، تکرار مجزا شنیده نمیشود. | صحبت کردن یا نواختن ساز در یک حمام یا کلیسای بزرگ. |
مهندسان آکوستیک با مطالعهٔ این پدیدهها، سالنهایی مانند سالن اپرای سیدنی را طراحی میکنند که در آن طنین به اندازهای کنترل شده است که موسیقی به زیباترین شکل ممکن به گوش همهٔ تماشاگران برسد. از سوی دیگر، در استودیوهای ضبط صدا، دیوارها با مواد جاذب صوتی پوشانده میشوند تا از ایجاد هرگونه پژواک یا طنین ناخواسته جلوگیری شود و صدای خالص ضبط گردد.
صداییابهای طبیعت و فناوری: کاربردهای شگفتانگیز پژواک
شاید جالب باشد بدانید که برخی حیوانات، قرنها قبل از انسان، از اصل پژواک برای جهتیابی و شکار استفاده میکردند. خُفّاش[6] و پورپویز[7] (نوعی دلفین) با تولید صداهای فراصوت[8] (فراتر از محدودهٔ شنوایی انسان) و دریافت پژواک آن، موقعیت، اندازه، شکل و حتی سرعت حرکت طعمه یا موانع را تشخیص میدهند. این سیستم طبیعی الهامبخش یکی از مهمترین کاربردهای پژواک در فناوری شد: سونار[4].
سونار که مخفف Navigational Sound Ranging and Detection است، وسیلهای است که در کشتیها و زیردریاییها نصب میشود. این دستگاه یک پالس صوتی قوی به سمت عمق آب میفرستد. وقتی این پالس به کف دریا یا یک جسم زیرآبی (مثل یک صخره یا زیردریایی دیگر) برخورد میکند، پژواک آن به دستگاه برمیگردد. با ثبت دقیق زمان رفت و برگشت صدا و دانستن سرعت صوت در آب، میتوان فاصله تا آن مانع را با دقت بالا محاسبه کرد:
این فناوری نقشهبرداری از بستر دریاها، کشف لاشههای کشتیهای غرقشده و حتی مکانیابی ماهیها را ممکن ساخته است. نمونهٔ مشهور دیگر، دستگاه سنجش عمق است که در قایقهای کوچک نیز یافت میشود. پزشکی نیز از این اصول بیبهره نمانده و در سونوگرافی[9] (عکسبرداری با امواج فراصوت) از بازتاب امواج صوتی برای ایجاد تصویر از اندامهای داخلی بدن مانند قلب یا جنین استفاده میشود.
پرسشهای رایج و اشتباهات معمول دربارهٔ پژواک
پاورقی
1 Echo
2 Acoustics: دانش مربوط به تولید، کنترل، انتقال، دریافت و اثرات امواج صوتی.
3 Sound Waves
4 SONAR: Sound Navigation and Ranging
5 Reverberation
6 Bat
7 Porpoise
8 Ultrasonic Waves
9 Ultrasound Imaging
