powyższa dyskusja na temat propagacji fal dźwiękowych zaczyna się od uproszczonego założenia, że fala istnieje jako fala płaska. W większości przypadków jednak fala pochodząca z jakiegoś źródła nie porusza się po linii prostej, ale rozszerza się w szereg kulistych fal. Podstawowym mechanizmem propagacji jest zasada Huygensa, zgodnie z którą każdy punkt na fali jest źródłem fal sferycznych. Rezultatem jest konstrukcja falkowa Huygensa, zilustrowana na fig. 2a i 2B Dla dwuwymiarowej fali płaskiej i fali kołowej. Wnikliwym punktem sugerowanym przez holenderskiego fizyka Christiaana Huygensa jest to, że wszystkie Falki z fig.2A i 2b, w tym te, które nie zostały pokazane, ale pochodzą między tymi, które są pokazane, tworzą nową spójną falę, która porusza się z prędkością dźwięku, tworząc następną falę w sekwencji. Ponadto, tak jak fale sumują się w kierunku do przodu, aby utworzyć nową falę, również anulują się nawzajem lub zakłócają destrukcyjnie w kierunku do tyłu, tak że fale nadal propagują się tylko w kierunku do przodu.
Encyclopædia Britannica, Inc.
zasada sumowania fal Huygensa, polegająca na fundamentalnej różnicy między materią a falami, jest znana jako zasada superpozycji. Stare powiedzenie, że żadne dwie rzeczy nie mogą zajmować tej samej przestrzeni w tym samym czasie, jest poprawne, gdy stosuje się je do materii, ale nie stosuje się do fal. Rzeczywiście, nieskończona liczba fal może zajmować tę samą przestrzeń w tym samym czasie; co więcej, robią to bez wzajemnego oddziaływania, tak że każda fala zachowuje swój własny charakter niezależnie od tego, ile innych fal jest obecnych w tym samym punkcie i czasie. Antena Radiowa lub telewizyjna może odbierać sygnał o dowolnej częstotliwości, do której jest dostrojona, bez wpływu na istnienie jakichkolwiek innych. Podobnie, fale dźwiękowe dwóch osób mówiących mogą przecinać się nawzajem, ale dźwięk każdego głosu nie ma wpływu na fale ’ będąc jednocześnie w tym samym punkcie.
superpozycja odgrywa kluczową rolę w wielu właściwościach falowych dźwięku omówionych w tym rozdziale. Ma również zasadnicze znaczenie dla dodawania składowych Fouriera fali w celu uzyskania złożonego kształtu fali (patrz poniżej fale stacjonarne).
odwrotne prawo kwadratowe
fala płaska o pojedynczej częstotliwości w teorii będzie propagować się w nieskończoność bez zmian lub strat. Nie ma to jednak miejsca w przypadku fali kolistej lub kulistej. Jedną z najważniejszych właściwości tego typu fali jest spadek intensywności w miarę propagacji fali. Matematyczne wyjaśnienie tej zasady, która wywodzi się zarówno z geometrii, jak i z fizyki, jest znane jako prawo odwrotnego kwadratu.
w miarę rozszerzania się okrągłego frontu fali (takiego jak ten utworzony przez upuszczenie kamienia na powierzchnię wody), jego energia jest rozprowadzana na coraz większym obwodzie. Natężenie lub energia na jednostkę długości wzdłuż obwodu okręgu będzie zatem zmniejszać się w odwrotnej relacji z rosnącym promieniem okręgu lub odległością od źródła fali. W ten sam sposób, gdy przód fali sferycznej rozszerza się, jego energia jest rozprowadzana na coraz większej powierzchni. Ponieważ powierzchnia kuli jest proporcjonalna do kwadratu jej promienia, intensywność fali jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu promienia. Ta geometryczna zależność między rosnącym promieniem fali a jej malejącą intensywnością jest tym, co powoduje powstanie odwrotnego prawa kwadratu.
spadek intensywności fali sferycznej, gdy rozprzestrzenia się ona na zewnątrz, może być również wyrażony w decybelach. Każdy czynnik w odległości dwóch od źródła prowadzi do zmniejszenia intensywności o współczynnik czterech. Na przykład, współczynnik 4 spadek intensywności fali jest równoważny spadkowi o sześć decybeli, tak że fala sferyczna tłumi się z szybkością sześciu decybeli dla każdego współczynnika 2 wzrostu odległości od źródła. Jeśli fala propaguje się jako fala półkulista nad powierzchnią absorbującą, intensywność zostanie dodatkowo zmniejszona o współczynnik dwa w pobliżu powierzchni z powodu braku udziału fal Huygensa z brakującej półkuli. Tak więc intensywność fali rozchodzącej się wzdłuż poziomu, doskonale chłonnej podłogi spada z szybkością 12 decybeli dla każdego czynnika w odległości dwóch od źródła. To dodatkowe tłumienie prowadzi do konieczności pochylenia siedzeń audytorium w celu utrzymania dobrego poziomu dźwięku z tyłu.