物理についての質問です。

質問

波、特に水面波において添付図でいうとACのような連続した一定方向に進む一つの波面についてなのですがこの波面の振幅（波の高さ）というのはAからＣにおいてかならず一定なものしか存在しえないのですか。　AからCに向かって振幅が緩やかに減っているような、同一波面において振幅が変化している波は存在しないのですか？お願いします。（偶然重ね合わさったとかはなしで　）　あと回折によって生じた部分、図ならAB,CDは回り込む範囲は波長とスリット間隔によって異なりますが、回り込めた部分の波面の振幅は一定なのですか？　高校の範囲でお願いします。

回答No.2

Tann3 · ベストアンサー

提示された図では、直進する波と、壁の端部での境界回折で発生した波の合成ということですね。

　ということは、Ａ－Ｃ間の波高は一定ではありません。直進する波と、Ｅ点、Ｆ点を起点として円状に進む波の合成です。

　これらの各々の波には、時間差があります。「Ａ－Ｃ」の直線部分が、かつて「Ｅ－Ｆ」間を通過して「Ａ－Ｃ」に到達するまでの時間と、Ｅを発生源とする円状の波がＡ～Ｃの各点に届くまでの時間は違います。例えば、Ｅ→Ｃを波が移動するには、Ｅ→Ａ間よりもかなり時間を要します。Ａ～Ｃ間の各点で違うということです。

　Ｆを発生源とする円状の波についても同様です。

　結果として、かつて「Ｅ－Ｆ」間を通過した波の高さ（波面の振幅）と、Ｅを発生源とする円状の波の高さ、Ｆを発生源とする円状の波の高さを合成したものが、「Ａ－Ｃ」間の波の高さになります。一定ではなく、高い低いの複雑な波高分布となります。加算されて高くなることも、打ち消し合って低くなることもあるからです。

　この「Ａ－Ｃ」間の波高分布は、Ｅ点、Ｆ点を起点とする境界回折の強さと、「Ａ－Ｃ」の壁からの距離によって変わります。適当な地点を座標の原点とし、時間の起点を決めれば、波の高さはｘ、ｙ、ｔの関数で表わされます。

　壁の形状の相違とか、摩擦やロスとか、推進による影響とか、風とか、そういう条件は考えないとすれば、少なくとも、左右対称性があるので、「AからCに向かって振幅が緩やかに減っているような」という非対称なことはあり得ません。「Ａ－Ｃ」間は、複数の波を合成した左右対称の波になるはずです。

　また、Ａ－Ｂ間にも、Ｆ点を起点とする回折波が重畳されますので、そう単純ではありません。（よく波の回折で出てくる、二重スリットで回折した波の「干渉縞」です）

　いずれにせよ、この図のケースでは、壁の上側では、
（１）壁の下から進む直線の波
（２）回折により生じたＥを発生源とする円状の波
（３）回折により生じたＦを発生源とする円状の波
の３つの波を合成しなければなりません。

　よく波の回折で出てくる、二重スリットで回折した波の「干渉縞」は、このうち（１）がないケースということです。

回答No.1

tetsumyi

海の波は常に振幅は変化しています。
波の発生原因、水の深さ等によって振幅は一定ではありえません。
回り込むとは、何が原因で回り込むのか状況で振幅は変化するでしょう。
波の挙動は非常に複雑で、単なる単振動として考えることはできません。