111 學年度分科測驗物理考科 第 25 題

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°。