聲波和光波一樣,在通過狹隘的開口往前傳播時都會出現繞射現象,而適用相同的繞射公式。圖13的矩形喇叭筒擴音器,是瑞立發明的,目的是在起大霧時,使喊話或警報能傳播到海岸邊一個大角度扇形水平區域內的船隻,避免將聲波能量浪費於向上或向下的傳播,w 與 h 分別代表矩形開口的寬度與高度。當波發生繞射時,波強度出現極小值的角度 \theta,與波長 \lambda 和狹縫寬度 a 的關係為
a\sin\theta=n\lambda (0\le\theta\le90^\circ, n=1,2,3,…) (1)式
比起光波,聲波的波長 \lambda 與狹縫寬度 a 的比值通常較接近於1,因此上式不易出現 n>1 的情況,以致聲波由開口向外傳播時主要會分布在張角為 2\theta_1 的角度內,此處 \sin\theta_1=\lambda/a,而張角是指以開口為頂點所張的角度。當 \lambda/a>1 時,(1)式無解,表示開口就近似於一個點,其向外傳播之聲波在開口前方的分布範圍(即張角),可達到180°。
(2)承(1),若要驗證該擴音器可達到聲音在水平與垂直方向的分散效果,在固定擴音器寬度 w 與高度 h 的情況下,需要測量何種數據?答題時若用到數學式或圖形,須說明所用各符號的定義。(3 分)