物理學習指南/波

波

波被定義為任何週期性運動的移動，例如彈簧、擺錘、水波、電波、聲波、光波等等。

具有恆定振幅的波。

任何隨時間、相位正弦變化的振幅變化的週期性波，都可以用數學公式表示為

R(t , θ) = R Sin (ωt + θ)

• 在角度 0、π、2π、... 時，波高最小（波谷）。

F(R,t,θ) = 0 在 θ = nπ 時。

• 在 π/2、3π/2、... 時，波高最大（波峰或波 crest）。

F(R,t,θ) = R 在 θ = (2n+1)π/2 時。

• 波長（兩個波峰之間的距離）λ = 2π。

λ = 2π - 一個圓或一個波

2λ = 2(2π) - 兩個圓或兩個波

kλ = k2π - 圓 k 或 k 個波的量

• 波數，

k

• 速度（或角速度），

ω = 2πf

• 時間頻率，

f = 1 / t

• 時間

t = 1 / f

**波速**等於**頻率**乘以**波長**。可以理解為在某個時間內（在本例中為波長）所經過的距離。

$f={\frac {v}{\lambda }}$

**頻率**等於**速度**除以**波長**。

$T={\frac {1}{f}}$

**週期**等於**頻率**的倒數。

變數

λ: 波長 (m) v: 波速 (m/s) f: 頻率 (1/s)、(Hz) T: 週期 (s)

術語定義

波長 (λ): 一個波的長度，或從一個波上的一個點到下一個波上的相同點的距離。單位：米 (m)。在光中，λ 告訴我們顏色。 波速 (v): 波形移動的速度。單位：米每秒 (m/s) 振盪頻率 (f)（或簡稱為**頻率**）：波形在一秒內重複自身的次數。單位：秒-1 = (1/s) = 赫茲 (Hz) 在聲音中，f 告訴我們音調。頻率的倒數是振盪週期。 振盪週期 (T)（或簡稱為**週期**）：從一個波到下一個波經過同一位置的時間間隔。單位：秒 (s)。週期的倒數是頻率。使用大寫的斜體T，而不是小寫字母，小寫字母用於時間。 振幅 (A): 從波的平均高度（波的中心）測量出的波的最大高度。單位：米 (m)

這裡有圖片

波的極端點，它的波峰和波谷被稱為**波腹**。在波的中間是不會移動的點，稱為**波節**。

波的例子： 水波、聲波、光波、地震波、衝擊波、電磁波等等……

振盪

據說波會振盪，這意味著以規律的重複方式來回移動。這種波動可以在位置、力或數量的極值之間發生。不同型別的波具有不同型別的振盪。

縱波： 振盪平行於波的傳播方向。示例：聲波、彈簧中的波。

橫波： 振盪垂直於波的傳播方向。示例：光

干涉

當波彼此重疊時，稱為**干涉**。它分為**相長**和**相消**干涉。

相長干涉： 波完美地對齊，並增加了彼此的強度。

相消干涉： 兩個波相互抵消，導致沒有波。發生這種情況時，它們之間的角度為 180 度。

共振

在現實生活中，波通常會產生相長和相消干涉的混合，並且很快就會消失。然而，在某些波長處，會形成駐波，導致**共振**。這些波以加強的方式反彈回自身，達到最大振幅。

共振是受迫振動的特例，此時施加的週期性力的頻率等於物體的固有頻率，因此它以增加的振幅振動，自發地。