波动

波动，传播有规律地、有组织地从一个地方到另一个地方的扰动，即从静止或平衡状态的偏离。最常见的是水面上的表面波，但两者都有声音而且光旅行如波浪式的扰动，和一切的运动亚原子粒子表现出波状特性。研究波因此形成了一个最重要的主题物理科学和工程。

波动最简单的类型是弹性介质的振动，例如空气，结晶固体或拉伸的弦。例如，a的表面金属块体受到猛烈的打击，表面材料的变形压缩了表面附近的金属，这将扰动传递到下面的层。表面松弛回到初始状态，然后压缩传播以由材料的刚度决定的速度进入材料的本体。这是一个例子压缩波．局部扰动通过弹性介质的稳定传递是许多形式的波动的共同特征。

在大多数感兴趣的系统中，两个或两个以上的小扰动振幅可以叠加而不相互修改。相反，一个复杂的扰动可以被分析成几个简单的成分。在广播以传输为例，高频信号可以叠加在低频信号上载波然后在接收时被过滤掉了。

在最简单的波中，扰动以固定值周期性振荡频率而且波长．这些正弦振荡构成了几乎所有形式的研究的基础线性波运动．在声音例如，一个正弦波就能产生纯音，而演奏同一音符的不同乐器的独特音色是由不同频率的正弦波混合而成的。在电子产品的自然节律振荡电流调谐电路用于产生正弦波。

虽然所有线性波的数学性质都是共同的，但它们表现出不同的物理性质表现．一门重要的课电磁波的振荡电磁场．这些包括红外辐射、可见光、无线电和电视，微波，紫外线，x射线,伽马射线．电磁波是由移动的电荷和变化的电流产生的，它们可以在真空中传播。因此，与声波不同，它们不是任何介质中的扰动。电磁波和声波的另一个区别是，前者是横向的，也就是说，扰动发生的方向与波的方向垂直传播．声波是纵向的:它们沿着传播的路径振动。

波在介质中的传播取决于介质的性质。例如，不同频率的波可能以不同的速度传播，这种效应被称为分散．在光的情况下，色散导致颜色的解读，这是一个机制棱镜玻璃可以产生光谱。在地球物理学中，的色散传播地震波能提供有关体质的资料吗地球的内部。

两个重要的特征所有的波的现象衍射而且干扰．当波干扰被导向屏幕上的一个小孔径或其他障碍物时，它会以一系列方向传播。因此，通常沿着直线行进的光线在穿过一个小孔时可能会弯曲:这就是所谓的衍射现象。

干扰当两个波合并且扰动重叠时发生。如果波到达阶段，增强发生，扰动较大。当波不相位差时，它们相反的运动抵消，扰动很小或不存在。因此，净效应是一种大小扰动的独特干涉模式。

在数学上比较难处理的是非线性波的研究，它在许多应用中是非常重要的。它们通常表现出更复杂的结构和行为;例如，浅水通道中的水波可以形成一个被称为孤子，以a的形式传播连贯的实体。非线性波在系统中是很重要的多样化的比如神经网络和星系的旋臂。