Como as ondas sonoras reagem às interfaces?
Para a propagação do som, existem limites onde dois meios com propriedades elásticas diferentes se unem. Se uma onda sonora com uma frente de onda plana atinge uma interface entre dois meios infinitos, ela é parcialmente refletida como uma onda plana e parte passa pela interface (fig. 28). A razão entre a pressão sonora da onda refletida pr e a pressão da onda recebida pe é o fator de reflexão R:
A razão entre a onda passante pd e a onda incidente pe é o fator de transmissão D
Decisivas para a magnitude de R e D são as impedâncias acústicas Z, = p, c, e Z, = p2c 2de ambas as mídias, equações (25) e (26).
(Uma pesquisa é fornecida na tabela 1).
Entre as equações (25) e (26), existe a relação (27)
A pressão que passa através da interface e a amplitude da pressão refletida não somam de forma alguma 1, ou seja, sua soma não é a pressão da onda incidente. Essa relação só se aplica à energia.
Se a disposição das Interfaces for invertida, o que é forçosamente o caso do método eco, obtém-se (25'):
A quantidade da amplitude refletida permanece a mesma; apenas a fase é invertida.
Como os fatores Rand D ou R' e D' representam proporções, também podem ser dados como valores em dB. Isso deve ser representado pelo exemplo da transferência sonora do aço para a água:
A magnitude da amplitude refletida é, assim, apenas 0,6 dB inferior à amplitude incidente (reflexão quase ideal).
A onda que passa do aço para a água tem uma pressão sonora de aprox. 24 dB abaixo da pressão sonora da onda incidente. Se a onda sonora atingir a interface em um ângulo, as ondas refletidas e as ondas que passam pela interface serão mais complicadas de calcular. Mas, outro efeito importante com impacto inclinado deve ser tratado: a refração ao passar pela interface muda a direção de propagação da onda sonora de acordo com a lei de refração de Snell (fig. 29)
Em corpos sólidos, também há conversões de modo de onda quando as ondas são refratadas nas interfaces. Uma onda longitudinal incidente na Figura 29 gera, no meio 2, uma onda longitudinal refratada e também uma onda transversal refratada. Aqui a lei de refração (32) se aplica:
Se seno ß long = 1, então o ângulo limite é (fig. 30) equação (33)
Para o ângulo de refração a> a não existe mais onda longitudinal no meio 2, existem apenas ondas transversais. Se seno f trans = 1, então existe um segundo ângulo limite a" (fig. 31) equação (34).
Para um ângulo de refração maior que a”, não existe onda longitudinal nem transversal no meio 2, existem ondas superficiais e elas só existem na Interface. Com a lei da refração, apenas a direção de propagação da onda refratada pode ser calculada, mas não a sua amplitude. Além disso, a lei da refração não deixa claro que as ondas transversais são sempre polarizadas linearmente depois de terem sido refletidas ou refratadas. Com a prática de testes, há uma complicação adicional: nunca existem frentes de onda ilimitadamente planas: o feixe sonoro é limitado e as frentes de onda não são planas. No entanto, a reflexão nas interfaces é o fenômeno mais importante no teste ultrassônico de materiais. Com sondas de feixe angular (fig. 11), utiliza-se a refração com um ângulo de refração maior que a' para gerar apenas uma onda transversal polarizada linear no material. O comportamento da onda refletida nas proximidades dos ângulos limites pode ser aproveitado para avaliar as propriedades elásticas do material (refletividade do ângulo crítico).
