的特点波
从池塘的涟漪到深海的波涛,声音波和光,所有的波都有一些共同的基本特征。广义上讲,波是一种扰动传播通过空间。大多数波通过支撑介质移动,扰动是物理的位移媒介的。空间中任意一点的位移随时间的变化通常是一个振荡平衡的位置。例如,声波在空气介质中传播时,其扰动很小集体空气分子的位移——当波通过时,单个分子来回振荡。
与具有明确位置和轨迹的粒子不同,波在空间中不是局部的。相反,波充满了空间区域,它们在时间上的演变不是用简单的轨迹来描述的。然而,有些波比其他波更局域化,因此区分两大类是有用的。(1)波脉冲是一种相对局部的扰动。例如,当一块石头扔进池塘,产生的涟漪构成表面波,在任何时刻只延伸到表面的一小部分。(2)在另一个极端,周期波可以传播很远的距离。在上面的例子中,如果水面在一个点上长期被反复扰动,水面涟漪最终会覆盖一大片区域。
周期波的一个简单而有用的例子是谐波.波的波长λ是连续波峰之间的物理分离。波的最大位移,或振幅,表示为一个.连续振荡之间的时间称为波的周期τ。每秒振荡的次数就是波频率f,即互惠在这一时期,1/τ.
谐波治理传播与它们的频率和波长相关的明确的速度。将注意力固定在空间中的一个点上,每秒经过该点的波峰数就是波频率f.一秒钟内任何一个波峰经过该点的距离波速v-等于波峰之间的距离λ乘以频率:v=λf.
用谐波在空间和时间上的位移的数学表达式来说明谐波的性质。谐波在x方向,空间位移n随时间变化为
干扰
所有波的一个决定性特征是叠加,它描述了重叠波的行为。的叠加原理说明当两个或多个波在空间中重叠时,所产生的扰动等于单个扰动的代数和。(对于较大的干扰,有时会违反这一规定;见下文非线性相互作用)。这种简单的潜在行为导致了一系列效应,这些效应统称为干涉现象。
干扰效应有两个极端的极限。在构造干涉中,两个波的波峰重合,这两个波被称为在阶段彼此之间。它们的叠加形成a强化关于干扰;由此产生的组合波的振幅是单个振幅的和。相反地,在相消干涉中,一个波的波峰与第二个波的谷相重合,我们就说它们是不相的。组合波的振幅等于单个波的振幅之差。在个别振幅相等的特殊情况下,破坏干涉是完全的,对介质的净扰动为零。