Heli peegeldumine

Heli peegeldumise uurimiseks võib võtta näiteks kaks pikka plastiktoru. Sea torud nii, nagu on näidatud joonisel. Ühe toru ette või sisse aseta nõrk heliallikas, näiteks vaikselt mängiv raadio või käekell. Toru suunab heli tõkkele, sellelt heli peegeldub. Teine toru tuleb seada nii, et tõkkelt peegeldunud heli oleks kuulda. Katsetades näeme, et heli peegeldumisel kehtib samasugune peegeldusseadus, nagu valguse peegeldumisel. Et peegeldunud heli oleks kuulda, peavad torude teljed ja peegeldavale pinnale tõmmatud ristsirge olema samas tasandis. Heli peegeldub sama nurga all, nagu see tõkkele langeb.

Olgu ruumis heliallikas. Kuulajani jõuab mitu heli mitmest suunast, otse heli­allikast, aga ka toa seintelt ja esemetelt peegeldununa. Võrreldes otsese heliga hilineb peegeldunud heli veidi. Tekib järelkõla. Mida suurem on ruum, seda enam hilineb peegeldunud heli võrreldes heliallika heliga.

Suures ruumis, näiteks spordisaalis, võib kõne muutuda järelkõla tõttu arusaamatuks.

Õues kostavad helid teisiti kui ruumis. Kuula sama heli õues ja ruumis!

Kaja on heli peegeldumine heliallika juurde tagasi. Olgu mets 170 m kaugusel. Inimene teeb kätega plaksu. Heli levib metsani, selleks kulub 0,5 s. Puudelt peegeldub heli tagasi. Tagasi levimiseks kulub samuti 0,5 s. Kokku kulub heli leviks metsani ja tagasi 1 sekund. Inimene kuuleb oma käteplaksu kaja 1 sekundi pärast.

Inimene tajub helisid lahus, kui nende ajaline intervall on vähemalt 0,1 s.

Ruumis saab kaja tekkida, kui heliallikast seinani on vähemalt 17 m.

Kuidas teha kindlaks, kas spordisaalis esineb kaja?

Nahkhiir saadab saaki püüdes välja lühikesi ultraheli impulsse, „hüüatusi”. Impulsid peegelduvad saagilt tagasi. Peegeldunud ultraheli abil teeb nahkhiir kindlaks putuka asukoha. Nahkhiired tekitavad ultraheli vahemikus 30–70 kHz. Impulsi kestus on 10–20 ms.

Paljudel autodel on tagaosas seade, mis abistab autojuhti tagurdamisel. Seade saadab välja ultraheliimpulsi, see peegeldub tõkkelt tagasi. Parkimisandur võtab peegeldunud impulsi vastu, võrdleb saadetud ning peegeldunud impulsside ajalist vahet. Kahe impulsi ajavahe võimaldab kindlaks teha auto kauguse tõkkest. Kui tõke on autole lähemal kui 1–2 m, siis hoiatab seade autojuhti katkendliku heliga. Mida lähemal on tõke, seda sagedamad on helisignaalid.

Kajaloodi kasutatakse merepõhja sügavuse määramiseks. Laevalt suunatakse merepõhja lühike ultrahelisignaal, mis peegeldub põhjalt tagasi. Arvuti registreerib väljasaadetud ja peegeldunud signaali ajalise vahe ning arvutab kauguse merepõhjani. Vajadusel saab tekitada kajaloodi ekraanile ka merepõhja reljeefi. Kajaloodis kasutatakse ultraheli sellepärast, et seda on võimalik täpselt suunata.

Kalalaevad kasutavad kajaloodi kalaparvede asukoha kindlakstegemiseks.

Ultraheliuuringut kasutatakse meditsiinis. Ultraheli saatev ja vastuvõttev seade, andur, asetatakse vastu keha. Erineva tihedusega kudedes ultraheli kas neeldub või peegeldub nendelt. Peegelduvast signaalist moodustab arvuti pildi, mis on vaadeldav monitoril.

Tuntuim kasutusviis on loote uuring.

1. Vasta õppetüki alguses olevatele küsimustele.
2. Kirjelda järelkõla tekkimist.
3. Milline sarnasus on nahkhiire kajalokaatori, parkimisabilise, kajaloodi ja sonograafi töös?