波――简介

涟漪

波是任何在空间或物质里传播的扰动.

例如水波、声音和光

"扰动" 或 "变动" 可以是压力、电力或其他物理量的改变,并且必然有能量传递

纵与横

先来玩玩动画:

注意波在移动,但粒子只是上下(纵向)或左右(横向)跳动而并不移动到其他位置。

纵波:扰动的方向和波的传播方向是相同的。

例子:波从左传向右,扰动也左右跳动。

弹簧的波
这个弹簧有个纵波

狗吠
声波也是纵波。
空气在压缩与 "稀薄" 状态之间变动:
压缩与稀薄状态
空气分子来回振动,但平均位置并不移动。

 

横波:扰动的方向和与波的传播方向成直角

例子:水波左右传播,扰动上下移动

湖涟漪
水波是横波。

你知不知道在湖上和海中的水波大部分是由吹而形成的?

传递能量,不传递物质

传递能量,不传递物质。物质可能上下(横波)或前后(纵波)振动,但一般不会传播到其他位置。

形状

简单波
我们通常用简单的 "正弦波" 来作为波的图示

复杂波
但实际上波可以是很复杂的!

波可以合拼(加起来)。这个现象叫叠加

波叠加
在这里,两个正弦波合拼为一个波。
函数绘图器试试绘画 "sin(x)+sin(2*x)"。

机械波与电波

机械波只在物质中传播。

机械波不能在真空传播。

纵波

例子:声波

空气分子互相碰撞,碰撞后一个分子向后跳而另一个分子向前跳。

每个分子的平均位置并不改变,但能量则随着波传播。

电波可以在真空中传播。

无线电波和微波X射线都是电波。

波长和振幅

波长是两个最高点(或两个对称点)之间的距离:

振幅波长

振幅是中线到最高点(或最低点)的高度。我们也可以把最低点到最高点的高度除以 2。

低与高频率

频率

频率是每时间单位(通常是每秒)里事件发生的次数。

如果频率的单位是每秒,单位就是 "赫兹"(Hz)。

例子:50赫兹的意思是每秒 50次

在这个动画里玩耍振幅、波长和频率:

波速、波长与频率是互相有关联的:

波速 = 波长 × 频率

频率 = 波速 波长

波长 = 波速 频率

例子:波长为 20米,频率为 3赫兹,波速是多少?

波速 = 波长 × 频率

波速 = 20米 × 3每秒

波速 = 60米每秒