什么是声——无所不在的声波：声音是怎样传播的（6）

声能绕过障碍物吗——声的衍射和散射

很早就有人发现，在一个高大的石头影壁的后面，几乎听不到影壁另一边发出的声音，但是只要站在靠近影壁边上的地方，声音就可以听到。人们很早就想到声波有绕过障碍物的能力。和光不一样，在光学上是“一叶蔽目，不见太山”，这里用个高大的石头影壁都不能挡住声音传过来。这原因就在于声和光虽然都是波，但波长差别太大。光波的波长还不到一个微米，一个树叶子总有几个厘米，比光波的波长大几十万倍。而我们在生活中遇到的声波，如果算1000赫，波长就是三十几个厘米，如果算100赫，波长就是三米多。一个影壁就算高也就是三四米。宽也不过十米。比声波波长也就大几十倍到几倍。而障碍物尺寸与波长的比例，正好是波的行为最重要的判据。障碍物尺寸比波长大得多的时候，波走一条线，遇到障碍物就过不去，后面留一个“影子区域”，就和光线照在障碍物上一样。当障碍物尺寸比波长大几倍的时候，障碍物后面的“影区”缩小，大部分原来的“影子区域”中声波可以传到。当障碍物尺寸和波长可以比较的时候，波就会绕过去，形成衍射，障碍物前面出现的已是散射波。如果障碍物比声波的波长小得多的时候，声波就完全可以自由传过，几乎不受障碍物的影响，而障碍物就会向各方向散射声波。同样，如果声波穿过一个隙缝或孔的时候，当隙缝比声波波长尺寸大得多的时候，声波就会整个穿过，就像光穿时宽缝一样，两边是阴影，中间是光条。当隙缝与声波波长尺寸相当时，声波就会衍射，在各方向的强度不一样。如果隙缝比声波波长小得多时候，隙缝就成一个很窄的声源，声波向各方向均匀辐射。所以，要想隔声的话，墙上千万不要打孔，既使很小的孔，声也可以透得过来的。