a discussão acima da propagação das ondas sonoras começa com uma suposição simplificadora de que a onda existe como uma onda plana. Na maioria dos casos reais, no entanto, uma onda originária de alguma fonte não se move em uma linha reta, mas se expande em uma série de frentes esféricas de onda. O mecanismo fundamental para esta propagação é conhecido como princípio de Huygens, de acordo com o qual cada ponto de uma onda é uma fonte de ondas esféricas em seu próprio direito. O resultado é uma construção de ondulação de Huygens, ilustrada nas figuras 2A e 2B para uma onda plana bidimensional e onda circular. O ponto perspicaz sugerido pelo físico holandês Christiaan Huygens é que todos os wavelets das figuras 2A e 2B, incluindo aqueles não mostrados, mas originados entre aqueles que são mostrados, formam uma nova onda coerente que se move ao longo da velocidade do som para formar a próxima onda na sequência. Além disso, assim como os wavelets se somam na direção a frente para criar uma nova frente de onda, eles também cancelam um ao outro, ou interferem destrutivamente, na direção para trás, de modo que as ondas continuam a se propagar apenas na direção a frente.
Encyclopædia Britannica, Inc.
o princípio por trás da adição de ondulações de onda de Huygens, envolvendo uma diferença fundamental entre matéria e ondas, é conhecido como o princípio da superposição. O velho ditado que nenhuma coisa pode ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo é correto quando aplicado à matéria, mas não se aplica às ondas. De fato, um número infinito de ondas pode ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo; além disso, elas fazem isso sem afetar umas às outras, de modo que cada onda mantém seu próprio caráter independente de quantas outras ondas estão presentes no mesmo ponto e tempo. Uma antena de rádio ou televisão pode receber o sinal de qualquer frequência a que está sintonizada, não afetada pela existência de quaisquer outros. Da mesma forma, as ondas sonoras de duas pessoas que falam podem se cruzar, mas o som de cada voz não é afetado pelas ondas’ tendo sido simultaneamente no mesmo ponto.
a superposição desempenha um papel fundamental em muitas das propriedades de onda do som discutidas nesta seção. É também fundamental para a adição de componentes de Fourier de uma onda, a fim de obter uma forma de onda complexa (ver abaixo ondas de estado estacionário).
the inverse square law
A plane wave of a single frequency in theory will propagate forever with no change or loss. No entanto, não é o caso de uma onda circular ou esférica. Uma das propriedades mais importantes deste tipo de onda é uma diminuição na intensidade à medida que a onda se propaga. A explicação matemática deste princípio, que deriva tanto da geometria como da física, é conhecida como a lei do quadrado inverso.
como uma frente de onda circular (tal como a criada pela queda de uma pedra sobre uma superfície de água) se expande, sua energia é distribuída sobre uma circunferência cada vez maior. A intensidade, ou energia por unidade de comprimento ao longo da circunferência do círculo, diminuirá em uma relação inversa com o raio crescente do círculo, ou distância da fonte da onda. Da mesma forma, como uma frente de onda esférica se expande, sua energia é distribuída por uma área de superfície maior e maior. Como a superfície de uma esfera é proporcional ao quadrado do seu raio, a intensidade da onda é inversamente proporcional ao quadrado do raio. Esta relação geométrica entre o raio crescente de uma onda e a sua intensidade decrescente é o que dá origem à Lei do quadrado inverso.
a diminuição na intensidade de uma onda esférica à medida que se propaga para fora também pode ser expressa em decibéis. Cada fator de dois na distância da fonte leva a uma diminuição na intensidade por um fator de quatro. Por exemplo, um fator de quatro diminuir em uma onda de intensidade é equivalente a uma diminuição de seis decibéis, de modo que uma onda esférica que atenua a uma taxa de seis decibéis para cada dois fatores de aumento da distância à fonte. Se uma onda está se propagando como uma onda hemisférica acima de uma superfície absorvente, a intensidade será ainda mais reduzida por um fator de dois perto da superfície por causa da falta de contribuições dos onduladores de Huygens do hemisfério em falta. Assim, a intensidade de uma onda propagando-se ao longo de um nível, piso perfeitamente absorvente cai à taxa de 12 decibéis para cada fator de dois em distância da fonte. Esta atenuação adicional leva à necessidade de inclinar os bancos de um auditório, a fim de manter um bom nível sonoro na retaguarda.