Фокусировка звука

Фокусиро́вка зву́ка, формирование сходящихся акустических волн для концентрации их энергии в пространстве. Сходящиеся акустические волны создаются излучателями звука со специально подобранной формой поверхности или распределением фазы вдоль неё либо формируются из плоских или расходящихся волн акустическими линзами, акустическими зеркалами, акустическими концентраторами и др. Акустическая линза осуществляет фокусировку звука за счёт изменения акустической длины пути, проходимого волной, и её преломления (рефракции) на граничных поверхностях. Для фокусировки звука используют также параболоидные акустические зеркала, преобразующие плоскую звуковую волну в сходящуюся сферическую, эллипсоидные зеркала, превращающие расходящуюся сферическую волну в сходящуюся, конические зеркала, преобразующие плоскую волну в цилиндрическую.

Точную фокусировку в центре кривизны волнового фронта (т. н. геометрический фокус) обеспечивают сферические и цилиндрические сходящиеся волны. При другой форме волновых фронтов точка с максимальной концентрацией энергии сдвинута относительно геометрического фокуса. Это вызвано дифракцией волн, в результате которой волны фокусируются в фокальное пятно конечных размеров, и аберрацией – отклонением формы фронта от сферы и цилиндра, приводящей к частичной фокусировке звука с образованием каустик. При фокусировке звука происходит усиление звукового давления, увеличение колебательной скорости частиц и интенсивности звуковой волны. Максимальная интенсивность в фокусе ограничена дифракцией и нелинейными эффектами, приводящими к образованию ударных волн и сильному поглощению акустических волн.

Фокусировка звука используется: для формирования заданной диаграммы направленности передающих и приёмных устройств, например гидролокаторов; концентрации энергии ультразвуковых волн в технологических процессах и ультразвуковой хирургии; акустической микроскопии.