صدى

عينات من الصدى

Clean signal, followed by different versions of echo.

هل لديك معضلة في تشغيل هذا الملف،يا ترى؟ انظر مساعدة الوسائط.

صدى Echo هوظاهرة انعكاس الصوت، وصولا الى المستمع بعد الصوت مباشرة. ومن الأمثلة النموذجية سماع صدى أسفل البئر، من خلال مبنى، أوعن طريق جدران غرفة مغلقة أوغرفة فارغة. والصدى الحقيقي هوانعكاس واحد لمصدر الصوت.

ويسلك الصوت سلوكاً مماثلاً للضوء، فإذا وجِّه الضوء على مرآة فإنها تعكسه عنها بزاوية تساوي زاوية وروده. إلا حتى الضوء ينتشر بسرعة عالية جداً هي 300ألف كيلومتر في الثانية، لذا يظهر حتى انعكاس الضوء يتم آنياً. أما الصوت فسرعة انتشاره في الهواء لا تتجاوز 340 متراً في الثانية. فإذا انطلقت قذيفة من مدفع فإن الأمواج الصوتية الصادرة عن المدفع تنتشر في الهواء بعيداً عنه بهذه السرعة، فتبتر مسافة تقارب 340متراً خلال ثانية واحدة، وإذا انعكست هذه الأمواج عن حاجز يقع على هذه المسافة فستبتر الأمواج المنعكسة هذه المسافة خلال ثانية كذلك حتى تبلغ مسقط الانفجار، إلى غير ذلك يسمع الشخص الذي أطلق القذيفة صوت الانفجار بعد ثانيتين. وعليه يمكِّننا قياس الزمن الفاصل بين لحظة الإطلاق ولحظة سماع الصدى من قياس بعد الحاجز عن مسقط الإطلاق.

استخدام الصدى لتقدير بعد جبل جليدي عن السفينة

يستخدم ربان السفن غير المجهزة بالرادار أسلوباً مماثلاً لتقدير بعد السفينة عن جبل جليدي أوحاجز صخري، وذلك بإطلاق صوت صفارة وقياس الزمن الفاصل بين لحظة إطلاق الصوت ولحظة سماع صداه أوارتداده. فإذا سمع صوت الصدى بعد عشر ثوان مثلاً كان بعد السفينة عن الحاجز مساوياً 5×340=1700متراً تقريباً، وذلك لأن نصف الزمن المقيس يمثل زمن ذهاب الصوت ومثل ذاك لعودته.

تستخدم ظاهرة الصدى لقياس عمق الماء تحت السفينة بأسلوب ممـاثل. ويلجأ هنا لاستخدام أمواج فوق صوتية ultrasonic تولِّدها دارات مهتزة لهذه الغاية، فتنعكس بعد ارتدادها على قاع البحر إلى ميكروفون مائي hydrophone تحمله السفينة على هيكلها. وبالطبع لا تتحسس أذن الإنسان بهذه الأمواج حيث حتى ترددها يتجاوز الـ20كيلوهرتز، وتمتاز الأمواج فوق الصوتية بمقدرتها على الانتشار لمسافات بعيدة دون حتى ينالها الضعف أوالوهن. ثم إذا الصوت ينتشر في الماء بسرعة أعلى من سرعة انتشاره في الهواء، إذ تبلغ هذه السرعة 1450متراً في الثانية أي ما يعادل أربع مرات تقريباً سرعته في الهواء. ويعمل جهاز تحمله السفينة على تحويل المعلومات وتسجيلها بحيث يرتسم على أسطوانة دوارة تغير عمق الماء تحت السفينة على طول المسار الذي تسلكه.

يمكن في حالات خاصة سماع أكثر من صدى واحد للصوت، أي صدى تكراري multiple echo. إلا حتى شدة الأصداء هذه تتضاءل تدريجياً حتى لا تكاد تُسمع في نهاية المطاف. تحدث هذه الظاهرة إذا تكرر وجود السطوح العاكسة التي يمكن حتى ترتد عنها الأمواج الصوتية، حيث يحدث امتصاص لشدة الصوت عند جميع انعكاس، وهذا ما يوضحه الشكل (3) عندما يرتد الصوت مراراً وتكراراً على حافتي واد عميق.

لايرتد الصوت دوماً بالاتجاه الذي ورد منه، فهويخضع لقوانين الانعكاس المعروفة في الضوء. فإذا وُجِّه ضوء بزاوية مائلة على مرآة، فإنه ينعكس عليها بحيث يصنع زاوية مماثلة مع الناظم على هذه المرآة. وبالمثل تُعدُّ السطوح المصقولة عاكساً جيداً للأمواج الصوتية، في حين تسلك السطوح الخشنة سلوكاً مغايراً فتبعثر هذه الأمواج. وتعكس جدران حجرة واسعة فارغة صوت المتحدث فيها، في حين لايلاحظ أمر كهذا عندما تمتلئ الحجرة بالناس نظراً لامتصاص ملابسهم لقدر كبير من شدة الأمواج الصوتية التي يتلقَّونها. ويتضح إمكانية استقبال الأمواج الصوتية بالانعكاس على حاجز مصقول رغم وجود حاجز فاصل بين المنبع الصوتي وأذن السامع، كما يوضح خضوع هذه الأمواج لقوانين الانعكاس المعروفة في الضوء والتي تنص على حتى زاوية الورود تساوي زاوية الانعكاس.