かくれんぼで、姿は見えないのに声だけ聞こえるのは、なぜ？
― 音は角を曲がれて、光は曲がれません

音も光も、同じ「波」の仲間です。それなのに、音は物かげにまわり込んで届き、光はまわり込めません。この差を決めているのは、じつは波そのものの性能ではなく、波の長さと、かくれている物の大きさの比だけです。

答えは、ふたつの数字の比べっこです

つまり、音と光で結果が変わるのは、性質がちがうからではありません。同じ性質をもった波が、自分の大きさに対して、まるでちがう大きさの障害物に出会っているからです。順番に見ていきます。

波は、すき間を出たとたんに横へ広がる

まっすぐ進んできた波が、へいのすき間を通りぬけるところを考えます。すき間から出た波は、まっすぐ前だけに進むのではありません。すき間そのものが新しい波の出どころのようになり、そこから扇のように広がっていきます。

この「波が物のかげに回り込む現象」を、回折といいます。水面でも見られます。堤防の切れ目を通った波が、切れ目の内側で円くひろがっていくのを見たことがあるかもしれません。

図1を見てください。左が音、右が光です。同じ幅80cmのすき間に、同じように波が入っていきます。それでも、出てきたあとの姿はまったくちがいます。

なぜ、広がり方にこれほど差がつくの？

広がりの大きさを決めるのは、波の長さをすき間の幅で割った値です。この値が大きいほど、大きく広がります。

人の声の波の長さは、だいたい0.5mから3mです。ふつうのドアやへいのすき間は、せいぜい1m前後。つまり音にとって、すき間は自分と同じか、自分より小さいくらいのものです。小さな穴を通った波は、勢いよく全方向へ広がります。だから声は、かべのかげにいる人にも届きます。

一方、目に見える光の波の長さは0.0005mmほどしかありません。同じ80cmのすき間は、光からすると160万倍もの大きさです。ここを通る光にとって、すき間はもはや「すき間」ではなく、はてしなく広い野原のようなもの。広がろうにも、広がる余地が相対的に無さすぎるのです。結果として、光はほぼまっすぐ進み、くっきりした影ができます。

まとめ

音も光も、すき間や物のふちで回り込む性質をもった波です。ちがうのは、その波自身の長さだけ。声にとって家具やドアは「自分と同じ大きさの小石」なので、たやすく回り込みます。光にとっては「160万倍の広野」なので、まっすぐ進むしかありません。姿は隠せて声が隠せないのは、そういう理由です。

隠れているのは体ではなく、光にとってだけです。
音から見れば、その物かげは初めから存在していません。

音の回り込みは、遠くまで届くしくみとも深くつながっています。夜になると遠くの音がよく聞こえる理由はなぜ夜は、遠くの音がよく聞こえるの？で、音がはね返って戻ってくる話はやまびこは、なぜ少し遅れて聞こえてくるの？で扱っています。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。音を使った確認は、周囲の迷惑にならない音量と時間帯で行ってください。