Parmi les phénomènes typiques des ondes sonores figure certainement la réfraction du son, dans laquelle les ondes se courbent ou se dilatent, en fonction des changements de la vitesse de l’onde elle-même. La réfraction n’est pas seulement un phénomène qui concerne l’acoustique, mais elle peut aussi être détectée dans d’autres occasions. Un exemple concerne les vagues de mer qui s’approchent de la côte parallèlement à la plage. Un autre est fourni par les lentilles de verre peuvent être utilisées pour canaliser des ondes lumineuses faibles en un point unique. Dans des circonstances normales, le soleil réchauffe la Terre qui, à son tour, transmet de la chaleur à l’atmosphère. Le phénomène de la réfraction du son est souvent dû à la présence du gradient de température de l’atmosphère. L’air se refroidit à mesure que l’on s’élève en altitude, en suivant les valeurs déterminées par le gradient thermique vertical. Le gradient thermique vertical est un taux qui indique la variation de la température de l’air en fonction de l’altitude. Les ondes sonores se propagent plus rapidement dans l’air chaud et sont donc plus rapides lorsqu’elles sont proches du sol. Pour analyser ce phénomène, nous sommes aidés par le principe de Huygens. En simplifiant la définition exposée par le physicien néerlandais, l’onde sonore générée par une source se propage de manière sphérique. Chaque point des différents fronts d’onde qui se succèdent devient une source secondaire qui génère à son tour d’autres ondes ayant les mêmes caractéristiques que l’onde initiale (le front d’onde est l’ensemble des points qui vibrent à l’unisson au passage d’une onde donnée). Le principe de Huygens peut être expliqué à l’aide d’un exemple simple. Parfois, nous voyons un éclair dans le ciel mais nous ne pouvons pas entendre le son du tonnerre qui le suit. Cela se produit en raison de la réfraction du son et du principe de Huygens : les ondes sonores du tonnerre se réfractent fortement dans la direction verticale, créant une « zone d’ombre » où le bruit n’est pas entendu. En règle générale, ce phénomène particulier peut être observé à une distance d’environ 22,5 kilomètres du point d’impact d’un éclair ayant pris naissance à une altitude de 4000 mètres.
Le phénomène de réfraction du son peut être contrôlé en plaçant certains éléments dans un environnement donné. salles de concert ou les salles de grande capacité exigent une conception acoustique soignée pour obtenir le niveau correct de réverbération et de propagation des ondes. Dans ces vastes environnements, en effet, il peut sembler difficile de rendre clair et compréhensible tout son non amplifié produit par des instruments de musique ou des voix. La solution est procurée par les miroirs et les déflecteurs, des panneaux en bois de différentes formes qui ont des surfaces lisses ou rugueuses, selon les besoins. Ces éléments sont disposés de manière à diriger et à diffuser les ondes sonores pour permettre à tous les auditeurs d’entendre parfaitement et uniformément les sons émis par la source, quelle que soit leur position dans la pièce. L’effet contraire, cependant, est donné par les panneaux d’absorption acoustique qui, au lieu de réfléchir le son, l’absorbent. Ces matériaux poreux sont souvent utilisés dans les cinémas où il est nécessaire de réduire la réverbération et les sons indésirables présents grâce à la puissance des haut-parleurs acoustiques à l’intérieur. Afin d’optimiser la réfraction du son, on utilise, notamment dans les théâtres, des miroirs acoustiques courbes qui, grâce à leur effet-lentille, propagent les ondes acoustiques en direction du public. Ces lentilles acoustiques sont constituées de plusieurs couches de matériaux façonnés ; chacune d’entre elles est responsable de la modification du son en fonction de la vitesse de propagation de l’onde, de la même manière que pour les lentilles optiques, où le traitement de la lentille détermine leur gradation. Les lentilles acoustiques sont largement utilisées pour capter les signaux acoustiques à l’intérieur des sonars en raison de leur propriété unique d’amplifier et de diriger le signal. Ces dispositifs utiles sont également utilisés dans le secteur médical, par exemple avec les ultrasons pour les échographies.
Le phénomène de réfraction du son peut également être observé dans diverses circonstances de notre vie quotidienne. Per esempio, durante la notte o nel corso di giornate in cui il cielo risulta piuttosto coperto avviene un’inversione di temperatura. En effet, l’air est plus chaud au fur et à mesure que l’on s’élève. Dans ce cas, la réfraction du son se produit dans la direction du sol. Le phénomène de l’inversion de température est la raison pour laquelle les ondes sonores peuvent être entendues plus clairement la nuit à de plus grandes distances. L’effet est encore meilleur si le son se propage sur l’eau, ce qui permet de l’entendre très clairement à de grandes distances.
La réfraction du son est également un phénomène qui est plus présent les jours de vent. Le vent, qui se déplace plus rapidement à haute altitude, entraîne une modification de la vitesse effective du son en fonction de la distance par rapport au sol. Les océans constituent un autre exemple de réfraction du son. Dans des circonstances normales, la température de l’océan diminue à mesure que la profondeur augmente. Il en résulte une réfraction vers le bas de l’onde sonore générée sous l’eau (exactement le contraire du phénomène décrit précédemment en parlant de la « zone d’ombre » créée par la réfraction verticale de l’onde sonore créée par le tonnerre). Selon les biologistes marins, le phénomène de réfraction du son dans les océans augmente la propagation des ondes sonores produites par les mammifères marins tels que les baleines et les dauphins, ce qui les aide à communiquer entre eux sur de longues distances.