Odbicie fali (akustyka)

Odbicie fali – zjawisko polegające na zmianie kierunku rozchodzenia się fali akustycznej na granicy dwóch ośrodków powodującej, że fala pozostaje w ośrodku, w którym się rozchodziła. Odbicie może mieć charakter lustrzany lub też może być rozproszeniem.

Fale dźwiękowe rozchodzą się wzdłuż linii prostych do czasu, kiedy trafią na jakąś przeszkodę. Jeśli rozmiar przeszkody jest znacznie większy od długości fali, część energii dźwiękowej ulega odbiciu, a reszta zostaje pochłonięta. Kierunek propagacji fali po odbiciu od powierzchni płaskiej może być określony na podstawie prawa Snella, znanego z optyki geometrycznej. Takie odbicie jest nazywane zwierciadlanym.

Gdy wielkość przeszkody w polu akustycznym jest porównywalna lub mniejsza od długości fali lub gdy przeszkoda nie jest płaska a jej powierzchnia ma nierówności porównywalne z długością fali, wówczas odbicie przestaje być zwierciadlane i zaczyna się rozpraszanie. Kierunek odbitych dźwięków nabiera wtedy cech losowych. Jedną z możliwości opisu odbić idealnie rozproszonych jest prawo Lamberta. Niezależnie od kierunku padania fali największa część rozpraszanej energii biegnie wówczas w kierunku prostopadłym do przeszkody, zaś najmniejsza w kierunkach stycznych.

W akustyce fale mają długości o kilka rzędów wielkości większe niż w optyce, dlatego odbijają się częściowo w sposób zwierciadlany, a częściowo ulegają rozproszeniu. Dlatego odbicie może zachodzić nawet w przypadku, gdy odległości między przeszkodami jest rzędu kilku metrów (np. od ściany lasu). Wielkość przeszkody, od której nastąpi zwierciadlane odbicie fali o danej długości określa zależność:

$l \geqslant K \cdot \lambda$

gdzie:

λ – długość najdłuższej fali ulegającej odbiciu zwierciadlanemu,

l – najmniejszy wymiar przeszkody,

K – współczynnik zależny od przyjętego stosunku między energią odbitą w sposób zwierciadlany lub rozproszony (w literaturze spotyka się wielkości K od 1 do 4).