de bovenstaande bespreking van de voortplanting van geluidsgolven begint met een vereenvoudigde aanname dat de Golf bestaat als een vlakke golf. In de meeste reële gevallen beweegt een golf die uit een bepaalde bron komt niet in een rechte lijn, maar breidt zich uit in een reeks bolvormige golfvlakken. Het fundamentele mechanisme voor deze voortplanting is bekend als Huygens ‘ principe, volgens welke elk punt op een golf is een bron van sferische golven in zijn eigen recht. Het resultaat is een Huygens golfconstructie, geïllustreerd in Figuur 2A en 2B voor een tweedimensionale vlakke golf en een cirkelvormige Golf. Het inzichtelijke punt dat door de Nederlandse natuurkundige Christiaan Huygens wordt gesuggereerd, is dat alle golfjes van figuur 2A en 2B, inclusief de golfjes die niet getoond worden, maar ontstaan tussen de golfjes die getoond worden, een nieuwe coherente golf vormen die met de snelheid van het geluid mee beweegt om de volgende golf in de reeks te vormen. Bovendien, net zoals de golfjes optellen in de voorwaartse richting om een nieuwe golffront te creëren, ze ook elkaar annuleren, of verstoren destructief, in de achterwaartse richting, zodat de golven blijven voortplanten alleen in de voorwaartse richting.
Encyclopædia Britannica, Inc.
het principe achter het optellen van Huygens ‘ golfjes, met een fundamenteel verschil tussen materie en golven, staat bekend als het principe van superpositie. Het oude gezegde dat geen twee dingen dezelfde ruimte op hetzelfde moment kunnen innemen is correct wanneer toegepast op materie, maar het is niet van toepassing op golven. Inderdaad, een oneindig aantal golven kan dezelfde ruimte op hetzelfde moment innemen; bovendien doen ze dit zonder elkaar te beïnvloeden, zodat elke golf zijn eigen karakter behoudt onafhankelijk van hoeveel andere golven er op hetzelfde punt en op hetzelfde tijdstip aanwezig zijn. Een radio-of televisieantenne kan het signaal ontvangen van elke frequentie waarop hij is afgestemd, niet beïnvloed door het bestaan van andere. Evenzo kunnen de geluidsgolven van twee mensen die praten elkaar kruisen, maar het geluid van elke stem wordt niet beïnvloed door de golven die gelijktijdig op hetzelfde punt zijn geweest.
superpositie speelt een sleutelrol in veel van de golfeigenschappen van geluid die in dit hoofdstuk worden besproken. Het is ook fundamenteel voor de toevoeging van Fourier componenten van een golf om een complexe golfvorm te verkrijgen (zie onder Steady-state golven).
de kwadratenwet
een vlakke golf met een enkele frequentie zal zich in theorie voor altijd voortplanten zonder verandering of verlies. Dit is echter niet het geval bij een cirkelvormige of bolvormige Golf. Een van de belangrijkste eigenschappen van dit type golf is een afname van de intensiteit als de Golf zich voortplant. De wiskundige verklaring van dit principe, dat zowel uit de meetkunde als uit de fysica voortvloeit, staat bekend als de inverse kwadratenwet.
als een cirkelvormige golfvoorkant (zoals die ontstaat door een steen op een wateroppervlak te laten vallen) uitdijt, wordt de energie verdeeld over een steeds grotere omtrek. De intensiteit, of energie per eenheid lengte langs de omtrek van de cirkel, zal daarom afnemen in een omgekeerde relatie met de groeiende straal van de cirkel, of afstand tot de bron van de Golf. Op dezelfde manier, als een bolvormige golf front expandeert, wordt de energie verdeeld over een groter en groter oppervlak. Omdat de oppervlakte van een bol evenredig is met het kwadraat van zijn straal, is de intensiteit van de Golf omgekeerd evenredig met het kwadraat van de straal. Deze geometrische relatie tussen de groeiende straal van een golf en zijn afnemende intensiteit is wat aanleiding geeft tot de omgekeerde kwadratenwet.
de afname in intensiteit van een sferische golf die zich naar buiten voortplant, kan ook worden uitgedrukt in decibel. Elke factor van twee in Afstand tot de bron leidt tot een afname van de intensiteit met een factor van vier. Bijvoorbeeld, een factor van vier afname van de intensiteit van een golf is gelijk aan een afname van zes decibel, zodat een sferische Golf verzwakt met een snelheid van zes decibel voor elke factor van twee toename in afstand van de bron. Als een golf zich voortplant als een hemisferische golf boven een absorberend oppervlak, zal de intensiteit verder worden verminderd met een factor twee in de buurt van het oppervlak vanwege het gebrek aan bijdragen van Huygens’ wavelets uit de ontbrekende hemisfeer. Zo valt de intensiteit van een golf die zich voortplant langs een niveau, perfect absorberende vloer af met een snelheid van 12 decibel voor elke factor van twee in afstand van de bron. Deze extra verzwakking leidt tot de noodzaak om de stoelen van een auditorium af te schuinen om een goed geluidsniveau aan de achterzijde te behouden.