質問: 音や光などの波動が障害物にさえぎられたとき、その後ろ側の部分に回り込んで波動が伝われる現象を何という?
回答: 回折

タイトル: 回折
回折(かいせつ、英: diffraction)とは、媒質や空間を伝わる波が、障害物の背後など、一見すると幾何学的には到達できない領域に回り込んで伝わっていく現象のことを言う。1665年にイタリアの数学者・物理学者であったフランチェスコ・マリア・グリマルディにより初めて報告された。障害物に対して波長が大きいほど回折角(障害物の背後に回り込む角度)は大きい。回折は音波、水の波、電磁波(可視光やX線など)を含むあらゆる波について起こる。単色光を十分に狭いスリットに通しスクリーンに当てると回折によって光のあたる範囲が広がる。また、スリットが複数の場合や単一でも波長より広い場合、干渉によって縞模様ができる。この現象は、量子性が顕著となる粒子のビーム(例:電子線、中性子線など)でも起こる(参照:物質波)。

タイトル: 波動
波動(はどう、英: wave)または波(なみ)は、同じようなパターン(波形)が空間を伝播する現象のことである。波動の例として、水面の振動によって生じる水面波や、電波や可視光線のような電磁波、空気中や物質中を伝わる音波などがある。また透過電子顕微鏡などは結晶を透過する電子線が回折像を生じるという性質を利用している。音波などの波動を伝える物質を波動の媒質と呼ぶ。媒質の存在は必ずしも必要でなく、例えば電磁波は電磁場そのものの振動であり、一般相対性理論における重力波は質量を持つ物体の振動により生じる時空の歪みである。波動は進行方向と振動方向によって縦波と横波に分類される。進行方向と平行に振動する波を縦波、進行方向に垂直に振動する波を横波と呼ぶ。横波の振動方向が(進行方向と平行な平面上で)規則的に変化する状態を偏極といい、特に光に対しては偏光という。

タイトル: ドップラー効果
ドップラー効果(ドップラーこうか、英: Doppler effect)またはドップラーシフト(英: Doppler shift)とは、音波や電磁波などの波の発生源(音源・光源など)が移動したりその観測者が移動することにより、波の発生源と観測者との間に相対的な速度が存在するときに、波の周波数が実際とは異なる値として観測される現象をいう。

タイトル: 波動
横波の振動は進行方向に対して複数の向きを持ち得るが、縦波は進行方向と平行な向きにしか振動せず偏極を持たない。波動に特徴的な現象として、干渉と回折が挙げられる。干渉は複数の波動が重なり互いを打ち消し合ったり強め合ったりする現象であり、回折は障害物や開口を通った波動が幾何光学的に到達できない領域に伝播する現象である。 数学的には、干渉および回折は波動方程式の解の性質として得られる。また物理学において、波動の干渉は重ね合わせの原理によって、波動の回折はホイヘンス=フレネルの原理によって説明される。

タイトル: 反響
反響(はんきょう)は、音波が壁などに衝突しはねかえって来る現象である。いわゆるやまびこ、こだま。

タイトル: 波
水の波に類似した現象は自然界では広く見られる。例えば、音、光、電磁波などが挙げられる。物理学などでは、音、光、電磁波などの波を「波動」という用語で表現している。たとえば、重力波、地震波、偏西風波動(大気循環で見られる現象)などがある。また海波によって発生した微小な波のことを脈動といい、地震計によって観測することができる。

タイトル: 反射
反射(はんしゃ、英語: reflection)とは、光や音などの波がある面で跳ね返る反応のことである。

タイトル: 波束
波束(はそく、英: wave packet, wave train)は、局所的に存在する波うち/波動であり、移動する1個の波動の塊のようにふるまう。

タイトル: 後方散乱 (曖昧さ回避)
後方散乱 (英: backscatter)は、波、粒子、または信号の、来た方向への反射のこと、この用語は、以下を指す場合もある。

タイトル: 波動
波動方程式で表せるような波動を線形波動という。線形波動について重ね合わせの原理が成り立つ。重ね合わせの原理によって説明される現象に、干渉がある。位相の揃った波の重ね合わせは互いを強め合うが、位相が半分程度ずれた波の重ね合わせは互いを打ち消し合う。波動が障害物の近くを通ると、障害物の周りに波面が回り込んで伝わることがある。この現象を回折という。回折現象はホイヘンス=フレネルの原理により説明される。ホイヘンス=フレネルの原理によれば、前進波の波面から二次的な球面波(素元波)が生じ、それらが重ね合わさることで回折を引き起こすと考えられる。周期性を持つ波動、特に、正弦波では、振動数、周期、振幅、波数、波長などの物理量が定義される。同じ時刻に場の量が同じ値をとる点の集まりによってできる面を波面という。波面が球面のものを球面波という。波面が平面のものを平面波という。

タイトル: 媒質
媒質(ばいしつ、medium)とは、波動が伝播する場となる物質・物体のことである。

タイトル: ホイヘンス＝フレネルの原理
ホイヘンス=フレネルの原理(ホイヘンス=フレネルのげんり、英: Huygens–Fresnel principle)、または単にホイヘンスの原理(ホイヘンスのげんり、英: Huygens' principle)は、波動の伝播問題(遠方場の極限や近傍場の回折)を解析する手法である。ホイヘンス=フレネルの原理によると、前進波の波面の各点が二次波とよばれる新しい波の波源となり、全体としての前進波は(既に伝播した媒質から生じる)全ての二次波を重ね合わせたものとなる。この波の伝播の考え方は回折のような様々な波動現象の理解を助ける。例えば、2つの部屋が開いた出入口のみで繋がっており、一方の離れた部屋の角で音が鳴ったとする。するともう一方の部屋にいる人には出入口の所で音が鳴ったように聞こえる。2つ目の部屋のみを考えると、出入口の地点での振動する空気は音源である。

タイトル: 衝撃波自励振動
衝撃波自励振動(しょうげきはじれいしんどう)とは遷音速流中の衝撃波と境界層の干渉によって起きる衝撃波の振動現象である。衝撃波自励振動は外部流、内部流のどちらでも発生することが報告されている。例えば、外部流としては超臨界翼、内部流としては翼・翼列、ディフューザなどにおける振動がある。

タイトル: 波の独立性
このため、波が重なった際に波が「すり抜けている」のではなく、反射していると考えることもできる。重なった波の高さが異なる場合、波の高さの共通部分だけが反射し、残余の部分は新たな波となって伝播すると考えることができる。

タイトル: 共鳴
きわめて通俗的な説明としては、ある物体Aの振動エネルギーが、別の物体Bに移る現象だとしてもよい。しかし、A・Bが電波とアンテナのような場合、必ずしもAは物体でなくともよく、自己共鳴的な現象では必ずしもAの存在は必要とされない。また、核磁気共鳴のような場合は摂動磁場の振動に対する磁性の変化として現象が現れるため、振動やエネルギーの移動があるわけではない。共鳴が起きた場合、理論式の上では系を特徴付ける物理量が0や無限大になる場合が多い。また、外部からの振動が与え続けられる場合、振動を受ける側に破壊的現象が起こる場合がある(ハウリングやタコマナローズ橋の事例)。

タイトル: 音波
「重ね合わせの原理」と「波の独立性」という性質を持つ。同じ方向の音波が重なった場合の振幅は足し算となり(重ね合わせの原理)、音波同士がぶつかった場合は、お互いに影響を受けず、何事もなかったかのように元の波形を保ったまま伝播する(波の独立性)。

タイトル: 音
音(おと、英: sound)は、物が動き、こすれ、また、ぶつかって出る空気の震え(=疎密波)が耳に届いて聞こえるものである。音響(おんきょう)とも呼ばれる。

タイトル: 反射
ひもや弦などを振動させると、その波は周囲に伝わっていく。その時終端において反射が起きる。反射は終端によって2種類に分けられる。

タイトル: 後方散乱
物理学において、後方散乱 (backscatter, backscattering) は波や粒子もしくは信号の、来た方向への反射をいう。散乱に起因する拡散反射であり、鏡面反射とは異なる。天文学、写真、超音波検査の分野で応用上重要である。

タイトル: 振動
振動は、同じ場所での物質の周期的な運動であるが、物理学においてさまざまな現象の中に現れ、基本的な概念の一つとして扱われる。物理的にもっとも単純な振動は単振動である。また、振動する系はそれぞれ固有振動(数)をもつ。振動の振幅を減少させる要因がある場合には、振動が次第に弱まる減衰振動となる。外部から一定の間隔で力を与えることなどにより振動を引き起こすことを強制振動とよぶ。強制振動の振動数がその系の固有振動数に近い場合、共振(または共鳴とも)を引き起こす。振動は、自然現象の理解において、なくてはならない基礎的な概念である。波動は、空間的な広がりをもつ振動であると解釈することができ、波と振動は相互作用することが多い。古典物理学だけでなく、電磁気学では、電気回路や電場・磁場の振動を扱う。

タイトル: 光音響効果
光音響効果(ひかりおんきょうこうか)とは、光エネルギーを吸収した分子が熱を放出し、その熱による体積膨張により音響波(疎密波)を発生する現象。

タイトル: 回折
障害物(または開口)の大きさと、波源・観測点から障害物までの距離によって、2種類に分類できる。

タイトル: ゴースト障害
ゴースト障害(ゴーストしょうがい)は、反射によって電波が時間軸方向にずれて受信されることで、テレビやラジオなどで映像や音声がずれて見える(聞こえる)現象のことである。

タイトル: ささやきの回廊
ささやきの回廊(ささやきのかいろう)は、人の囁き声が距離の離れたところで聞こえる建築物、またその現象自体を指す言葉である。ドームやヴォールトなど、きれいな円となっている楕円体形状のために声が反射し、建築物の反対側から発した声が正反対側に届く現象である。

タイトル: 光の波動説
光の波動説(ひかりのはどうせつ、英: wave theory of light)とは、「光の本質は、何らかの媒質内を伝播する波動である」という仮説である。

タイトル: 光速
衝撃波とは、主にある媒質中の音速を超えて運動する物体により発生する強い圧力波であるが、同様に媒質中の光速を超えて運動する荷電粒子によっても強い電磁波が発生し、これをチェレンコフ放射と呼ぶ。絶縁された媒質中を荷電粒子が通過するとき、媒質の原子中の電子は荷電粒子の場によって局所的に乱され偏極が起きる。粒子が通過したあとに媒質中の電子が再び平衡状態に戻るとき電磁波が放射されるが(十分移動度の高い伝導体においては電磁遮蔽により電磁波は発しない)、粒子の速度が十分遅い場合、この電磁波は干渉により弱めあう。しかし場の乱れが光子よりも速いとき、すなわち荷電粒子が媒質中の光速よりも速いとき、光子は干渉により強めあい、観測される放射強度は増幅される。

タイトル: 衝撃波
音波だけでなく、光(電磁波)においても衝撃波に似た現象が観測される。 一般に媒質中の光速は真空中より遅く、例えば水中では真空中の3/4である。素粒子などが媒質中を高速で移動する際、これを上回ると発生する。荷電粒子が原子内を通過すると、電子軌道が乱され電子の偏りが生じる。偏りは光子を放出して元に戻るが、通常は光子は打ち消し合って消えてしまう。しかし、荷電粒子の速度がその媒質での光速を超えていた場合、放出された光子の速度を超えて次の光子が放出されるため、追いつけず打ち消し合えない。この結果、光子は外部に飛び出し、チェレンコフ放射として観測される。

タイトル: 表面弾性波
表面弾性波(ひょうめんだんせいは、英: surface acoustic wave、SAW)は、物体表面に集中して伝播する振動(弾性波)。 しばしば弾性表面波とも呼ばれる。

タイトル: ランバート反射
通常、ランバート反射は、物体による光の反射に対して用いられるが、光以外のどのような波についても用いることができる。 例えば、超音波検査では、「粗い」組織はランバート反射を示すと言われる。

タイトル: 指向性
指向性(しこうせい、directivity)とは、音、電波、光などが空間中に出力されるとき、その強度(単位立体角あたりエネルギー)が方向によって異なる性質である。あるいはそれらを空間中から検出するときにも使われる。電気信号等に変換すると、方向による利得の違いとして得られる。

タイトル: 放物面
回転放物面に平行に入射した電磁波(光)や音は放物線の焦点へただ一点に集まる性質があり様々な機器に利用されている。

タイトル: 定常波
定常波(ていじょうは、standing waveまたはstationary wave)とは、波長・周期(振動数または周波数)・振幅・速さ(速度の絶対値)が同じで進行方向が互いに逆向きの2つの波が重なり合うことによってできる、波形が進行せずその場に止まって振動しているようにみえる波動のことである。定在波(ていざいは)ともいう。

タイトル: 圧縮性流れ
圧縮性によって発生する最も特徴的な現象は、チョーク流れの可能性(#内部流れを参照)と、音響波(圧力の増加または減少につながるかどうかに応じて、圧縮波または膨張波と呼ばれることもある)の存在である。衝撃波は圧縮性流れ現象の最も典型的な例である。衝撃波は熱力学的性質の不連続変化によって特徴付けられる。1次元流れでは、衝撃波は圧縮波の列が合体したとき、または異なる圧力をもつ2つの領域を隔てる膜が突然除去されたときに形成される。これは多くの場合、衝撃波管で衝撃波を生成するために使用される技術である(#衝撃波管を参照)。2次元および3次元の超音速流では、斜め衝撃波(英語版)は、流れの方向の変化の結果として生じる。これらの衝撃波の古典的な例は、超音速航空機の先端から離れて形成されるものである。

タイトル: 衝撃波
 「ヒュウ」と鳴る音はこれとは別の、音速に関係のないエオルス音と言われるものである。

タイトル: ポルターガイスト現象
ポルターガイスト現象(ポルターガイストげんしょう)あるいはポルターガイスト(独: Poltergeist)とは、特定の場所において、誰一人として手を触れていないのに、物体の移動、物をたたく音の発生、発光、発火などが繰り返し起こるとされる、通常では説明のつかない現象。いわゆる 心霊現象の一種ともされている。

タイトル: 定常波
1次元波または平面波において、進行方向に対して垂直な2つの壁面(端)をつくることにより共振または共鳴とよばれる現象がおきる。この2つの端に挟まれた部分では、一方の端で反射された波が再びもう一方の端で反射される。この繰り返しにより振幅が非常に増幅された定常波ができる。このとき、ある特定の波長をもつ波動の場合のみ安定した定常波を得ることができる。そのため、特定の振動数でのみ振幅の大きな波をつくることができる。この振動数を固有振動数という。固有振動数のうち最も小さな振動数の振動を基本振動といい、特に音波の場合、基音という。この原理は楽器などに利用されている。共振・共鳴においては、端が節もしくは腹となる。より具体的には、固定端の場合は節、自由端の場合は腹となる。

タイトル: 伝播
伝播(英語: spread, propagation)とは波や文化などが伝わり広がること。

タイトル: 地鳴り
地鳴り(じ-なり、英語: subterranean rumbling、earthquake sound)とは、主に地震などにより発生する地盤の振動が、音響(音波)として空気中を伝わる現象である。地震の前兆現象(宏観異常現象)の1つと考えられている。

タイトル: 薄膜干渉
薄膜干渉(はくまくかんしょう)は、薄膜の上下の境界で反射された光波が互いに干渉し、特定の波長の反射光を増強又は低減させる自然現象である。

タイトル: 衝撃波
超音速飛行中の戦闘機やロケット、隕石や大気圏再突入した人工衛星などの周囲で発生する。また弾丸による発生も確認されている。地表に達すると窓ガラスを割るなどの被害を生じ、減衰してもソニックブームと呼ばれる大きな騒音になる。衝撃波を発生させるには大きな力が必要で、造波抵抗という抗力として作用するため、超音速飛行を実現するうえで大きな技術的課題となっている。爆発によっても発生することがある。爆発の膨張速度が音速を超えると、表面に衝撃波が生じる(爆轟)。自然界の例としては火山噴火や雷などが挙げられる。人工的な爆発では、地表核実験などがあげられる。発生した衝撃波は伝播とともに急激に減衰して音波となり、「ドン」という、いわゆる爆発音になる。ごく小規模なものとして、鞭を振るったときに先端部が音速を超えて発生するものがある。パシッと鳴る音は、衝撃波が減衰したソニックブームによる。

タイトル: 音
物理学においては、音とは物体を通して縦波として伝わる力学的エネルギーの変動のことであり、波動としての特徴(周波数・波長・周期・振幅・速度など)を持つ音波として表せる。音波を伝える物質は媒質と呼ばれる。音波は圧力変動の波動として伝わり、ある点での密度の変動を引き起こす。媒質中の粒子はこの波によって位置を変え、振動する。音について研究する物理学の分野は音響学と呼ばれる。媒質が流体(気体または液体)の場合はずれ応力を保持できないため縦波しか伝播できないが、固体中では縦波・横波・曲げ波・ねじり波などとして伝播できる。それら縦波以外の波も広義の音波に含む場合がある。音波を伝える速さは物質によって異なり、しばしば物質の基本的な特性として示される。一般的に、音速は媒質の弾性率と密度との比の平方根に比例する。これらの物理特性と音速とは周囲の状況によって変化する。

タイトル: 散乱
散乱(さんらん、英: scattering)とは、光などの波や粒子がターゲットと衝突あるいは相互作用して方向を変えられること。

タイトル: 音の壁
それまでは、「物体が音速を超える瞬間には、様々な現象が起きるのではないか」とする説が数多くあり、「大気中には『音速の壁』という見えない壁が存在するために、物体が音速を超えることは不可能である」という理論を唱える人々さえいた。

タイトル: 残響
残響(ざんきょう、英: reverberation)は、音源が発音を停止した後も音が響いて聞こえる現象のことである。

タイトル: 光散乱
光散乱(ひかりさんらん)とは、光を物質に入射させた時、これを吸収すると同時に光を四方八方に放出する現象をいう。