波の回折

この先は波の進み方について理解を深めていきましょう!

波には特徴的な性質がいくつもありますが,今回のテーマは「回折」です。

波は障害物に遮られない!?

自分の部屋にいるときに,台所から「ご飯できたよー」

誰でも経験したことのある家庭の一幕。 相手の声は,部屋のドアが閉まっていても聞こえてきます。 音は壁を通り抜けてくるのでしょうか?

現象だけ見ると,たしかに通り抜けたようにも見えるのですが,実際に起こっているのは「回折」という現象です!

回折というのは,波が障害物の横や隙間を通って,その裏側にまわり込もうとする現象のことです。

ふつうの物体はこんな性質をもっていないので,回折は波の特別な性質のひとつといえます。

部屋のドアが閉まっていても声が中まで聞こえてくるのは,壁を通り抜けたのではなく,ドアのわずかな隙間から波が侵入し,回折したからに他なりません!



回折の起こりやすさ

上では音を例に出しましたが,水面の波や光など,回折はどんな波でも起こる現象です。 ただし,状況によって回折の起こりやすさは異なります。

具体的には,通り抜ける隙間の幅に比べて波長が同程度か,それより長いとき回折が顕著になります。

携帯電話の電波は「周波数(振動数)が低いほどよくつながる」といいますが,この理由も回折によるものです。 電波を波の基本式 vfλに当てはめると,空気中を伝わる電波の速さvが一定であることから,波長と周波数は反比例の関係にあることがわかります。

つまり,電波は周波数が低いほど波長は長くなり,結果として回折が起こりやすくなるのです!!

電波の回折が起こりやすくなるということは,屋内にいる人にも電波が届きやすくなり,その結果,「電波がよくつながる」と感じられるわけです。

いまはあまり聞かなくなりましたが,以前携帯電話は,D社やA社に比べてS社がつながりにくいと言われていました。 これは基地局の数の問題だと思っている人がいるようですが,ちがいます。

実は,携帯電話事業にあとから参入したS社だけ周波数の大きい電波を使っていたのが原因なのです(現在は低い周波数の使用が認められている)。

回折という現象ひとつとっても,けっこう奥が深いと思いませんか?

今回のまとめノート


時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。

【演習】波の回折波の回折に関する演習問題にチャレンジ!...
今回は「回折とはどういう現象か」について説明しましたが,なぜ回折が起こるのかというところまで踏み込むと記事が長くなりすぎてしまうので,補講に回します。 もっと詳しく知りたい方はリンク↓を張っておくのでそちらをご覧ください。

ホイヘンスの原理ホイヘンスの原理を用いると,回折・反射・屈折という波特有の現象を統一的に説明可能。「屈折の法則の導き方も一応知っておきたい!」という人は是非読んでください。...

次回予告

次回は回折よりも馴染み深いと思われる,波の反射・屈折について見ていきます。

波の反射・屈折光の屈折は中学校で習うので,屈折自体は目新しいものではありません。さらにそこから一歩進んで,具体的な計算ができるようになりましょう。...
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