聲衍射

聲衍射（sound, diffraction of）是指聲波傳播過程中遇到障礙物時，部分聲波會繞至障礙物背後並繼續向前傳播的一種現象。又稱聲繞射。聲波通過一帶有孔徑的聲屏障時也會表現出明顯的聲衍射現象。如聲波從該聲屏障的左方入射而來，不僅會透過孔徑向右方傳去，也會部分地繞向屏障背後。

基本介紹

• 中文名：聲衍射
• 外文名：sound, diffraction of
• 別稱：聲繞射
• 學科：聲學
• 特徵：聲波傳播繞至障礙物背後繼續向前

理論詮釋

聲波的波動過程也遵循惠更斯-菲涅耳原理。按照這一原理，聲波會繞過障礙物或繞至帶孔聲屏障的背後繼續行進的現象是不難理解的。聲衍射產生的聲場較為複雜，但現代已有完善的聲波理論來處理聲波的衍射問題，特別對於形狀規則的物體，如聲波通過球體、圓柱體等的障礙物而產生的衍射聲場，理論處理已十分成熟。至於聲波遇到較為複雜的實際障礙物體時的聲衍射問題，藉助計算機技術與計算方法已不成為很難的課題。

現已證明，聲衍射的強與弱是同障礙的大小與聲波波長的比值密切相關。這裡可用：

ka=2πfa/c=2πa/λ 的值來描述。式中k為聲波的波數，f、c、λ分別為聲波的頻率、速度和波長。a是代表障礙物尺度的量，如為球體a就代表球體的半徑。一切物體的大小是相對的，反映聲學特性時物體的大小常可用聲波波長作為尺度來度量。ka就代表物體線度與聲波波長的相對大小。聲衍射強弱與ka值密切有關，ka越小聲衍射現象越強，ka越大聲衍射現象越弱。當ka=1時，球體線度與聲波波長比值較小，有部分聲波會繞過球體行進，當ka<<1時衍射很強，聲波將會如同此球不存在那樣維持原有傳播路徑繼續行進，當ka>>1時衍射很弱，聲波幾乎只是沿著直線傳播以至於被球體擋住去路而在其背面形成明顯的聲影。聲波通過帶有圓孔的聲屏障時也會發生衍射現象。

典型實例

聲衍射現象在日常生活中很容易被覺察到。如果躲在較粗的柱子背後，仍能明顯聽到從柱子前方傳來的談話聲，這就是一個很典型的聲衍射現象的例子。