Mengapakah Kita Boleh Mendengar Bunyi di Sebalik Penjuru?

Bayangkan seseorang sedang bercakap di sebuah bilik, dan kita berdiri di luar bilik itu, berhampiran pintu yang terbuka. Walaupun orang tersebut tidak kelihatan dari tempat kita berdiri, suaranya masih boleh didengar. Antara penjelasannya ialah belauan bunyi, iaitu penyebaran gelombang bunyi selepas melalui bukaan atau mengelilingi pinggir halangan. Namun, bunyi dari bilik sebelah juga boleh sampai melalui pantulan dan penghantaran bunyi melalui dinding atau pintu.

Cahaya dan bunyi kedua-duanya mempunyai sifat gelombang, tetapi kedua-duanya tidak semestinya tersebar dengan cara yang sama apabila melalui bukaan atau halangan. Perbezaan ini berkait rapat dengan panjang gelombang dan saiz objek yang ditemui oleh gelombang tersebut.

Bunyi bergerak sebagai gelombang

Bunyi terhasil daripada getaran. Apabila sesuatu objek bergetar, objek itu boleh menyebabkan zarah udara di sekelilingnya mengalami perubahan tekanan secara berulang, dan gangguan tekanan tersebut merambat melalui udara sebagai gelombang bunyi. Dalam udara, bunyi ialah gelombang membujur, iaitu zarah udara bergetar terutamanya dalam arah yang selari dengan arah perambatan gelombang.

Zarah udara tidak perlu bergerak bersama-sama bunyi dari sumber sehingga ke telinga. Sebaliknya, gangguan tekanan dan tenaga dipindahkan melalui medium. Pada suhu udara sekitar 20°C, kelajuan bunyi ialah kira-kira 343 meter sesaat, dan nilai ini berubah mengikut keadaan medium, khususnya suhu.

Apakah yang berlaku apabila bunyi melalui pintu?

Bayangkan gelombang bunyi bergerak menuju ke pintu yang terbuka. Sebahagian gelombang melalui bukaan tersebut, tetapi selepas itu gelombang tidak semestinya bergerak hanya dalam satu jalur lurus. Gelombang boleh tersebar ke pelbagai arah, termasuk ke kawasan di belakang dinding yang tidak mempunyai laluan terus ke sumber bunyi. Penyebaran inilah yang dikenali sebagai belauan.

Kesan belauan dapat difahami melalui sifat gelombang. Apabila muka gelombang sampai ke bukaan, kawasan bukaan boleh dianggap menghasilkan gelombang-gelombang kecil yang bersama-sama membentuk corak perambatan baharu. Penerangan ini ialah model berdasarkan prinsip Huygens. Ia membantu menggambarkan penyebaran gelombang, tetapi tidak bermaksud terdapat sumber bunyi baharu yang benar-benar dipasang pada setiap titik pintu.

Mengapakah panjang gelombang penting?

Panjang gelombang ialah jarak antara dua bahagian sepadan yang berturutan pada sesuatu gelombang, misalnya antara dua kawasan mampatan maksimum bagi gelombang bunyi. Hubungan antara kelajuan, frekuensi dan panjang gelombang ialah v = fλ, dengan v ialah kelajuan gelombang, f ialah frekuensi dan λ ialah panjang gelombang. Jika kelajuan bunyi dianggap 343 meter sesaat, bunyi berfrekuensi 500 hertz mempunyai panjang gelombang kira-kira 0.69 meter, manakala bunyi berfrekuensi 2,000 hertz mempunyai panjang gelombang kira-kira 0.17 meter.

Dalam medium yang sama dan pada keadaan yang tetap, frekuensi lebih rendah menghasilkan panjang gelombang lebih panjang. Apabila panjang gelombang sebanding dengan lebar bukaan, penyebaran akibat belauan biasanya lebih ketara. Sebaliknya, jika panjang gelombang jauh lebih kecil daripada bukaan, gelombang cenderung bergerak lebih tertumpu ke hadapan. Oleh itu, dalam keadaan geometri dan perambatan yang setanding, bunyi bernada rendah lazimnya mengalami belauan yang lebih ketara berbanding bunyi bernada tinggi.

Mengapakah cahaya tidak tersebar dengan cara yang sama?

Cahaya tampak juga ialah gelombang, tetapi panjang gelombangnya jauh lebih pendek daripada panjang gelombang bunyi yang biasa kita dengar. Panjang gelombang cahaya tampak berada pada skala ratusan nanometer, sedangkan panjang gelombang bunyi boleh mencapai beberapa sentimeter atau meter. Bukaan pintu sangat besar jika dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya tampak, maka belauan cahaya melalui pintu biasa terlalu kecil untuk menghasilkan penyebaran yang ketara ke seluruh kawasan terlindung.

Inilah sebabnya belauan cahaya tampak pada skala pintu biasa lazimnya terlalu kecil untuk menghasilkan penyebaran yang ketara, sedangkan belauan bunyi boleh menyumbang kepada bunyi yang didengar dari kawasan yang tidak kelihatan. Walau bagaimanapun, cahaya juga mengalami belauan. Kesannya boleh diperhatikan apabila cahaya melalui bukaan yang sangat kecil atau struktur yang mempunyai jarak sebanding dengan panjang gelombangnya.

Adakah semua bunyi di sebalik dinding disebabkan belauan?

Tidak semestinya. Dalam persekitaran sebenar, bunyi boleh sampai kepada pendengar melalui beberapa laluan. Sebahagian bunyi mengalami belauan di pinggir dinding atau pintu, manakala sebahagian lagi dipantulkan oleh siling, lantai dan permukaan lain. Bunyi juga boleh merambat melalui bahan pepejal seperti dinding atau pintu, bergantung pada sifat bahan dan pembinaannya.