波の回折ってどんな現象?わかりやすく解説

この記事では波のもつ「回折」という性質について解説していきます。

回折は波動の分野でかなりよく出題される概念なので、定義をきちんと理解して問題に臨みたいところです。

  • これから物理を学ぶ高校生
  • 物理を得点源にしたい受験生

に向けて、できるだけ噛み砕いてわかりやすく解説していきますので、ぜひ最後まで楽しんで学んでいきましょう!

壁を建てても声が聞こえるのはなぜ?

音波は基本的に直進します。ですが、図のように壁を建てて壁の向こうで音楽を流したとき、音楽は普通に聞こえますよね。

壁の向こうの音が聞こえる

もし音波がただ直進するだけの性質なのだとしたら、音波は壁に遮られてしまうため音楽は聞こえなくなるはずです。

どうやら波には直進する以外の性質が隠されているようです。

波は回折する

図のように、水面に波を起こして波の進行を邪魔するように板を立てたとしましょう。すると波が板に回り込むように振動していく様子が確認できます。

このように、波が障害物の後ろに回り込む現象を回折と呼びます。回折は波の重要な性質の1つで、媒質と障害物の境界に素元波が発生することで回り込むような波の反応が起こります。素元波についてはホイヘンスの原理の記事を参考にしてみてください。

回折は障害物に比べて波長が長い時に強く発生し、波長が短いほど起こりにくいという特徴があります。波長が短い波ほど直進しやすいということです。

例えば光を遮った時、その後ろには影がくっきりと浮き出しますよね。これは光の波長が1μm以下と非常に小さいため、回折が起こりにくいためです。

一方で音波は波長が2cm〜20mと非常に長いため良く回折します。音は障害物を回り込みやすいため、壁を隔てた向こう側の音がくっきりと聞こえるわけです。

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まとめ

回折格子や単スリットの実験など、波の回折が関わる問題はかなり多く出題されます。回折についてしっかりと理解できるまで繰り返し記事を読み込んでください。読み込んで理解できたら、知識を定着させるために問題集などで例題も解いてみましょう。

では、最後まで読んでいただきありがとうございました!


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