記得折射就是波進入另一種介質時,若波斜向入射介質分界面出現波速變化,波的傳播方向會改變。我們可以用所示的實驗來示範聲波折射的特性。
如所示,由揚聲器持續發出的聲波,會傳播至波源的若干距離外。聲波在某處的大小可藉微音器檢測,其波形會顯示在示波器上。為簡化說明,假設揚聲器發出的聲波呈直線波。現考慮把一個二氧化碳氣球或一個氫氣球放在揚聲器及微音器之間,從示波器上所示波形,可推斷:
二氧化碳氣球放在揚聲器與微音器之間時,示波器上的波有較大的波幅,表示聲音變大了;氫氣球放在揚聲器與微音器之間時,示波器上的波有較小的波幅,表示聲音變小了。
細心留意的話會發現,聲波穿越氣球後,傳播方向便起變化。為甚麼聲音通過二氧化碳氣球後會變大,而通過氫氣球後卻會變小呢?
聲波與其他形式的波一樣,都具有波的折射特性。
既然聲波有折射的特性,日常生活中會有些現象是源自這特性的嗎?
一個典型例子就是,當聲波在空氣温度不均勻的區域傳播時,由於空氣溫度愈高,聲速愈大,聲波在空氣中不同區域的速率便不同,令波向產生變化,造成折射。試考慮:
為甚麼會這樣呢?
(a) 這情況常見於日間,靠近地面的空氣温度會較高,聲波近地面時傳播得較快,故此其傳播方向便會偏離地面。而(b) 這情況則常見於晚間,靠近地面的空氣温度較低,聲波於近地面傳播得較慢,故此其傳播方向會偏向地面。
其實聲波這現象,乃跟水波愈靠近岸邊時,會愈折向法線而令波陣面與海岸線平行的現象,乃同出一轍(見模組《波的反射、折射和繞射》第二課)。