A-level 物理 (進階物理)/相量
考慮右側的影像。它顯示了一個波在介質中傳播。移動的藍色點表示波對介質產生的位移。可以看出，如果我們考慮介質中的任何一點，它會經過一個重複的模式，上下移動，越靠近波形中心移動速度越快。它的高度由該時間點波的振幅決定。這是由正弦波決定的。
相量是描述波的一種方法，它顯示了兩個方面：對介質產生的位移，以及正在表示的重複波形中的點。它們由一個圓組成。當波形經過時，一個箭頭逆時針繞圓移動。對於經過的每個波長，箭頭移動 360° 或 2πc，從右側開始，就像三角函式一樣。箭頭從右側的角度稱為相位角，通常表示為 θ，圓的半徑通常表示為 a。箭頭末端的點的高度表示波對介質產生的位移，因此表示該時間點波的振幅。旋轉 360° 所需的時間稱為週期，通常表示為 T。
相位差是兩個相量的角度 (θ) 之差，這兩個相量代表兩個波。它永遠不會超過 180°，因為相量在一個圓中移動，所以兩個接觸圓周的線之間的角度永遠小於或等於 180°。它也可以用 λ 來表示，其中 λ 是總波長（實際上是 360°）。只要知道圓的半徑，就可以使用三角函式計算角度的位移，反之亦然。半徑等於波的最大振幅。
相量可以像向量一樣相加：首尾相連。因此，例如，當兩個波疊加在一起時，可以將參考材料中每個點的相量加起來得到一個新的位移。這也解釋了相長干涉和相消干涉。在相消干涉中，每個波的相量指向完全相反的方向，因此加起來為零。在相長干涉中，相量指向相同的方向，因此總位移是兩倍。
1. 一個波長為 0.1 米的正弦波穿過海面上的一個給定點。表示該波對該點影響的相量箭頭旋轉了 1000°。在相量旋轉這麼多時間內，經過了多少個波長？
2. 一個正弦波的最大振幅為 500 奈米。當相量從起始位置旋轉 60° 時，它的振幅是多少？
3. 兩個波的相位差為 45°。當第一個波處於其最小振幅 -0.3 米時，疊加波形的總振幅是多少？