A-level 物理 (进阶物理)/相量
考虑右侧的图像。它显示了一个波在介质中传播。移动的蓝色点表示波对介质产生的位移。可以看出，如果我们考虑介质中的任何一点，它会经过一个重复的模式，上下移动，越靠近波形中心移动速度越快。它的高度由该时间点波的振幅决定。这是由正弦波决定的。
相量是描述波的一种方法，它显示了两个方面：对介质产生的位移，以及正在表示的重复波形中的点。它们由一个圆组成。当波形经过时，一个箭头逆时针绕圆移动。对于经过的每个波长，箭头移动 360° 或 2πc，从右侧开始，就像三角函数一样。箭头从右侧的角度称为相位角，通常表示为 θ，圆的半径通常表示为 a。箭头末端的点的高度表示波对介质产生的位移，因此表示该时间点波的振幅。旋转 360° 所需的时间称为周期，通常表示为 T。
相位差是两个相量的角度 (θ) 之差，这两个相量代表两个波。它永远不会超过 180°，因为相量在一个圆中移动，所以两个接触圆周的线之间的角度永远小于或等于 180°。它也可以用 λ 来表示，其中 λ 是总波长（实际上是 360°）。只要知道圆的半径，就可以使用三角函数计算角度的位移，反之亦然。半径等于波的最大振幅。
相量可以像向量一样相加：首尾相连。因此，例如，当两个波叠加在一起时，可以将参考材料中每个点的相量加起来得到一个新的位移。这也解释了相长干涉和相消干涉。在相消干涉中，每个波的相量指向完全相反的方向，因此加起来为零。在相长干涉中，相量指向相同的方向，因此总位移是两倍。
1. 一个波长为 0.1 米的正弦波穿过海面上的一个给定点。表示该波对该点影响的相量箭头旋转了 1000°。在相量旋转这么多时间内，经过了多少个波长？
2. 一个正弦波的最大振幅为 500 纳米。当相量从起始位置旋转 60° 时，它的振幅是多少？
3. 两个波的相位差为 45°。当第一个波处于其最小振幅 -0.3 米时，叠加波形的总振幅是多少？