本課會繼續以水波為情境,介紹波的其中一種獨有特性。顯示有來自遠處的水波傳至某碼頭的台階附近。換言之,其傳播方向是指向我們的。留意位於與台階末端鄰接的水波,當越過台階的轉角處時,水波會擴散至台階凹入的部分。換言之,水波的傳播方向偏離了其原來的直線傳播,部分會繞過轉角、出現轉向。這種現象,稱為 繞射 (diffraction) 或 衍射。
繞射發生時,由於水波一直維持在同一介質中傳播,所以:
繞射:波的傳播方向會改變,但頻率、波長及波速不變。
繞射除發生於 轉角處 外,亦能見於當水波穿越 狹縫 或繞過 障礙物:
【轉角處】當直線水波經過一個轉角或檔板邊緣時,邊緣附近的波陣面便會彎曲,使水波擴散到轉角位置的後方。
【狹縫】當直線水波通過一個狹縫時,狹縫邊緣附近的波陣面會彎曲,並擴散到形成狹縫的兩邊阻擋物的後方範圍,發生繞射。便顯示了這現象。
【障礙物】當長長的直線水波經過一件細小的障礙物時,波陣面便一分為二。水波在障礙物的邊緣發生繞射,繞過障礙物後會擴散至其後方。如所示。
如何以波陣面圖展示繞射這現象呢?
在水波繞過轉角處、穿過狹縫和繞過障礙物這三種情況,、和擬藉波陣面圖表示一列從圖下方流向上方的直線水波的繞射;每種情況設圖 (a) 和圖 (b)。試參考之前、和中所示的實景記錄,判斷每種情況中圖 (a) 還是圖 (b) 是正確的波陣面圖:
在轉角處、狹縫和障礙物這三種情況,水波的傳播方向皆會偏離原來的直線方向,擴散至遮擋物的後方(可按下方加上射線)。所以在水波擴散的部分,留意波陣面皆呈現出若干程度的彎曲。