物理学习指南/波

波

波被定义为任何周期性运动的移动，例如弹簧、摆锤、水波、电波、声波、光波等等。

具有恒定振幅的波。

任何随时间、相位正弦变化的振幅变化的周期性波，都可以用数学公式表示为

R(t , θ) = R Sin (ωt + θ)

• 在角度 0、π、2π、... 时，波高最小（波谷）。

F(R,t,θ) = 0 在 θ = nπ 时。

• 在 π/2、3π/2、... 时，波高最大（波峰或波 crest）。

F(R,t,θ) = R 在 θ = (2n+1)π/2 时。

• 波长（两个波峰之间的距离）λ = 2π。

λ = 2π - 一个圆或一个波

2λ = 2(2π) - 两个圆或两个波

kλ = k2π - 圆 k 或 k 个波的量

• 波数，

k

• 速度（或角速度），

ω = 2πf

• 时间频率，

f = 1 / t

• 时间

t = 1 / f

**波速**等于**频率**乘以**波长**。可以理解为在某个时间内（在本例中为波长）所经过的距离。

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

**频率**等于**速度**除以**波长**。

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

**周期**等于**频率**的倒数。

变量

λ: 波长 (m) v: 波速 (m/s) f: 频率 (1/s)、(Hz) T: 周期 (s)

术语定义

波长 (λ): 一个波的长度，或从一个波上的一个点到下一个波上的相同点的距离。单位：米 (m)。在光中，λ 告诉我们颜色。 波速 (v): 波形移动的速度。单位：米每秒 (m/s) 振荡频率 (f)（或简称为**频率**）：波形在一秒内重复自身的次数。单位：秒-1 = (1/s) = 赫兹 (Hz) 在声音中，f 告诉我们音调。频率的倒数是振荡周期。 振荡周期 (T)（或简称为**周期**）：从一个波到下一个波经过同一位置的时间间隔。单位：秒 (s)。周期的倒数是频率。使用大写的斜体T，而不是小写字母，小写字母用于时间。 振幅 (A): 从波的平均高度（波的中心）测量出的波的最大高度。单位：米 (m)

这里有图片

波的极端点，它的波峰和波谷被称为**波腹**。在波的中间是不会移动的点，称为**波节**。

波的例子： 水波、声波、光波、地震波、冲击波、电磁波等等……

振荡

据说波会振荡，这意味着以规律的重复方式来回移动。这种波动可以在位置、力或数量的极值之间发生。不同类型的波具有不同类型的振荡。

纵波： 振荡平行于波的传播方向。示例：声波、弹簧中的波。

横波： 振荡垂直于波的传播方向。示例：光

干涉

当波彼此重叠时，称为**干涉**。它分为**相长**和**相消**干涉。

相长干涉： 波完美地对齐，并增加了彼此的强度。

相消干涉： 两个波相互抵消，导致没有波。发生这种情况时，它们之间的角度为 180 度。

共振

在现实生活中，波通常会产生相长和相消干涉的混合，并且很快就会消失。然而，在某些波长处，会形成驻波，导致**共振**。这些波以加强的方式反弹回自身，达到最大振幅。

共振是受迫振动的特例，此时施加的周期性力的频率等于物体的固有频率，因此它以增加的振幅振动，自发地。