波
外观
波是一种在各种环境中发现的物理现象,是介质中的扰动。你无疑了解海浪,并且可能玩过拉伸的弹簧玩具,产生沿着弹簧快速移动的起伏。其他波的例子包括声音、固体中的振动以及光(光子具有同时兼具波和粒子特性的特殊性)。
尽管这些不同类型的波存在巨大的差异,但它们都包含由恢复力引起的围绕平衡位置的波动,并且可以用相同类型的数学方程来描述。理解这些方程是一个强大的工具,因为它将使你理解各种看似无关现象的基础。本节的目的是描述波的运动学,即提供描述所有波的形式和运动的工具,而不管其潜在的物理机制如何。
在本章中,我们首先学习波的基本特性,并介绍最常见的波类型,称为正弦波。事实上,几乎任何类型的波都可以使用傅里叶提出的技术表示为正弦函数的组合。介绍了现实世界中看到的波的例子。然后,我们学习叠加原理,它允许我们通过叠加正弦波来构建复杂的波形。利用这些思想,我们讨论了拍和干涉测量相关的概念。最后,介绍了波包和群速度的概念。