7_07波的衍射
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02-07-07
波的衍射

 

  波的衍射在声学和光学中非常重要。波在向前传播过程中遇到障碍物时波线发生弯曲并绕过障碍物边缘的现象称为波的衍射(或绕射)现象。例如,两人隔着墙壁谈话,也能各自听到对方的声音,这就是由声波的衍射所引起的。 

 

  利用惠更斯原理能够定性地解释波的衍射现象,如图所示。当波到达障碍物的边缘时,这些地方将发出子波,许多子波所形成的包迹是新的波前,它不再保持原来波前的形状,即波线发生了弯曲,从而使障碍物后边的介质质元发生振动。

  一般地说,任何一种波(声波、光波等)都会产生衍射现象。因此,衍射现象是波在传播过程中所独具的特征之一。如果障碍物的孔口(或缝)的宽度或障碍物本身的线度远大于波长λ,则可以认为波将沿直线传播,衍射现象不显著。实验证明,衍射现象是否显著,决定于孔(或缝)的宽度d和波长λ的比值d/λ,如图所示。d愈小或波长λ愈大,则衍射现象愈显著。声波的波长较大,有几米左右,因此衍射较显著,而波长较短的波(如超声波、光波等),衍射现象就不显著,呈现出明显的方向性,即按直线作定向传播。

  在技术上凡需要定向传播信号,就必须利用波长较短的波。例如,用雷达探测物体和测定物体的远近时,需要把雷达发出的信号(电磁波)对准物体的方向发射出去,并从该物体上反射回来后,被雷达所接收,这就需采用波长数量级为几厘米或几毫米的电磁波(即微波)。利用超声波探测鱼群或材料内部的缺陷,主要也是由于超声波的波长较短(约几毫米),它的方向性较好。但在有些情形下,例如:广播电台播送节目时,发射出去的电磁波并不要求定向传播,通常采用波长达几十米到几百米的电磁波(即无线电波)。这样,在传播途中即使遇到较大的障碍物,也能绕过它而达到任何角落,使得无线电收音机不论放在哪里,都能接收到电台的广播。