甚麼因素會影響繞射的程度呢?水是水波的介質,從實驗中能夠發現,繞射程度會取決於水波的波長。另一方面,狹縫寬度或障礙物的大小亦會影響繞射這現象。在本節,我們會藉模擬實驗的結果進行討論,透過問答活動了解這些因素對繞射的影響。請分別完成以下【繞過轉角處】、【穿過狹縫】和【繞過障礙物】裡的活動:
顯示以檔板形成一個轉角,兩種不同波長的直線水波繞過相同大小和位置的轉角處時,以波陣面圖呈現的繞射。兩情況中的水波有相同的波速(見),頻率則顯然不相同 (\(\because \) \(v=f\ \lambda \))。比較中情況 (a) 和情況 (b),可知:
模擬結果顯示,在形成轉角的檔板後方,擴散至此的波陣面會呈彎曲。但水波波長較短時,形成的波陣面彎曲較少、擴散範圍較小。
反過來說即是,水波波長較長時,似乎令繞射程度更顯著。
顯示波長為 \(\lambda \) 的直線水波穿越兩種不同寬度、但位置相同的狹縫時,以波陣面圖呈現的繞射。情況 (a) 和 情況 (b) 的水波有相同的波速(見),設狹縫寬度分別為 \({{d}_{1}}\) 和 \({{d}_{2}}\)。比較中情況 (a) 和情況 (b),可知:
以上結果似乎顯示,當水波通過的狹縫寬度約等於其波長時:
顯示波長為 \(\lambda \) 的直線水波繞過兩種不同大小、但位置相同的障礙物時,以波陣面圖呈現的繞射。情況 (a) 和 情況 (b) 的水波有相同的波速(見),設障礙物闊度分別為 \({{d}_{1}}\) 和 \({{d}_{2}}\)。比較中這兩種情況,可知:
情況 (a) 的波陣面雖較情況 (b) 的花多點時間後才會復合,但其在障礙物邊緣附近的波陣面的彎曲部分較少,及擴散的範圍較小。換言之,情況 (a) 的繞射較 (b) 的不顯著。
設水波的波長為 \(\lambda \)、狹縫或障礙物的寬度為 \(d\)。對於水波繞過轉角處、穿過狹縫和繞過障礙物這三種情況,\(\lambda \) 與 \(d\) 對繞射程度的影響可總結如下:
【繞過轉角處】
【穿過狹縫】
【繞過障礙物】
總體而言:
水波 波長 愈長、狹縫(或障礙物)寬度 愈窄,繞射愈 顯著。