Lássuk azt a hangot!

Egy AK47 hangja

Hallani akarja a taps hangját? Menjen el egy jó színdarabra! De ha látni szeretné ezt a hangot, akkor egy háromszáztíz éve halott angol polihisztor módszerére és a ma kapható nagy sebességű kamerákra van szüksége.

A hang nem más, mint a levegőben (vagy más közegben) terjedő nyomásváltozás-hullám, mely a közegre jellemző, rendszerint meglehetősen nagy sebességgel halad a hangforrástól a fülünk felé. A színházterem levegőjében ez másodpercenként 340 métert jelent, ami a mai nagy sebességű kameráknak már nem okoz gondot. A megjelenítési módszer pedig Robert Hooke angol természetfilozófus, építész 1665-ben végzett kísérlete óta várta, hogy a technika fejlődése utolérje.

Hogyan működik a trükk? Ezt mutatja be röviden az alábbi videó, valamint Michael J. Hargather felvételeit láthatjuk különbözőképpen létrejött hanghullámokról:

Az angol polihisztor felismerését a német August Toepler fejlesztette használható módszerré. Egy pontszerű fényforrás sugarait párhuzamosítják (például parabolatükörrel), majd e sugárnyalábot irányítják a megfigyelendő jelenségre. A fénysugarakat ezután ismét fókuszálják, és egy ernyőn megjelenítik a kapott képet.

A lényeget azonban ravaszul kihagytam. Mielőtt a fókuszált fénysugarak az ernyőre jutnának, át kell haladniuk egy igen szűk résen, amely nem engedi át az elhajló fénysugarakat, csak azokat, amelyek a megfigyelt területen áthaladva párhuzamosak maradtak. Így ahol a levegő kitágul (például felmelegszik), vagy összepréselődik (mint egy nyomáshullámnál), a bejövő sugarak egy része elhajlik, és sosem éri el az ernyőt – vagyis sötétebb lesz a kép.

Így terjed egy AK-47-es hangja Forrás: Youtube/NPR

Az itt bemutatott Schlieren-módszerrel szépen láthatóvá tehető a kísérletező keze, vagy egy gyertyaláng által felmelegített levegő áramlása (ez utóbbit vette észre Hooke három és fél évszázada), de a hanghullámok is megjeleníthetők. Sőt, jól megfigyelhető, hogy egy Kalasnyikov gépkarabély lövedéke gyorsabb a hangsebességnél.