Почему в пустом зрительном зале звук громче и раскатистее, чем в зале, заполненном публикой?

Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть явления, связанные с распространением звуковых волн, их отражением и поглощением.

Звук как волновое явление
Звук представляет собой механическую волну, которая распространяется в упругой среде (например, воздухе). Его источником могут быть вибрирующие тела, которые создают колебания давления, распространяющиеся от источника в окружающую среду. Звуковые волны могут отражаться, поглощаться и рассеиваться, в зависимости от свойств среды и препятствий, на которые они наталкиваются.

Отражение звука
Когда звуковая волна сталкивается с поверхностью, часть энергии отражается обратно в среду, создавая эхо или усиливая звучание. Эффективность отражения зависит от материала поверхности. Например, твердые и гладкие поверхности, такие как стены, потолок и пол, отражают звуковые волны гораздо лучше, чем мягкие и пористые материалы.

Поглощение звука
Поглощение звука происходит, когда энергия звуковой волны передается материалу, на который она падает, превращаясь в тепловую энергию. Мягкие, пористые материалы (например, ткани, ковры, человеческая одежда) обладают высоким коэффициентом поглощения звука. Это связано с тем, что такие материалы содержат множество маленьких волокон и пор, в которых звуковая энергия "теряется" из−за трения и внутренней диссипации.

Распространение звука в пустом зале
Когда зрительный зал пуст, звуковая волна, образованная источником звука (например, голосом или музыкальным инструментом), отражается от стен, потолка и пола. В пустом зале практически нет мягких поглощающих поверхностей, поэтому большая часть звуковой энергии возвращается обратно в пространство в виде отраженных волн. Эти отражения создают эффект громкости и раскатистости звука, который может восприниматься как эхо или реверберация (протяженный звук).

Распространение звука в заполненном зале
Когда зал заполнен публикой, люди и их одежда выступают в качестве поглотителей звуковой энергии. Ткани, из которых изготовлена одежда, а также тела людей поглощают значительное количество звука. Это снижает количество отраженных волн и уменьшает реверберацию. В результате звук становится менее громким и раскатистым.

Роль акустических свойств помещения
Акустические свойства помещения также играют важную роль. Если зал спроектирован с учетом поглощения звука (например, имеет специальные акустические панели или пористые покрытия), отражения звука будут минимальными даже в пустом состоянии. Однако без таких дополнений пустой зал, как правило, более "звучный", чем заполненный.

Заключение
Таким образом, разница в воспринимаемом звучании пустого и заполненного зала объясняется взаимодействием звуковых волн с различными поверхностями. В пустом зале звук отражается и усиливается, создавая громкость и раскатистость, в то время как публика и ее одежда в заполненном зале поглощают значительную часть звуковой энергии, уменьшая эти эффекты.