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波/横波、纵波和扭转波

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横波和纵波

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横波和纵波

除了光之外,波都是某种物质介质中的波动。例如,弹簧上的波可能是横波,即弹簧材料的运动垂直于弹簧的取向,如果你像绳子一样振动弹簧,或者它是纵波,其中材料运动沿拉伸的弹簧方向,如果你把它当作弹簧来对待。(见右边的图片)海浪同时是横波和纵波,净效应是水包位置的(几乎)圆形波动。相邻包中的振荡是相位的,使得一个模式在海面上传播。一些介质只支持纵波,另一些只支持横波,还有一些介质同时支持两种类型。声波在气体和液体中是纯粹的纵波,但在固体中可以是两种类型。

机械横波需要物质介质,并通过介质垂直于传播方向的振动传播。例如,水波、波纹、地震剪切波和上面拉伸弦中的波。


电磁 (EM) 波(如光)也是横波,但它们不需要介质,因此可以穿过真空(参见介绍)。它们由振荡的电场 (E) 和磁场 (B) 组成,它们垂直于传播方向,同时又相互垂直。电磁波是空间本身的扰动,可以认为是拉伸的,因此是弹性的,并且具有张力。B 和 E 场是同相的,如左侧所示。

基本 S.I. 长度单位(米)是根据真空中光速和时间单位(秒)的定义来定义的。以前的定义是根据氪 86 线光谱中特定颜色光的波长。现代定义更加准确,并且对所有观察者来说都是相同的,无论他们的相对速度如何。

纵波通过介质中与波传播方向相同的振动或扰动传播。例如,声音(如上所述)、地震冲击波、弹簧弹簧和海浪运动的一部分。声波是一系列高压压缩和低压稀疏(因此,声音有时被称为压力波)。虽然用单个分子围绕平衡位置来回振动(产生高压和低压区域)来思考可能很方便,但气体中的单个分子通常随机移动,只有在大量分子中才能看到这种模式。在纵波中,惯例是用波传播方向(传播方向)作为正方向的位移,而逆着该方向的位移作为负方向。


某一点的分子压力和位移异相,例如,当一个分子被最大限度地位移时,它处于正常压力区域,而压缩或稀疏区域中的分子位移接近零。

扭转波由通过介质(如金属丝或金属棒)的扭曲扰动组成。


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