横波


引言

横波主要指那些位移或扰动方向垂直于波传播方向的波。可以看到,波无处不在,它们可以被描述为扰动,并通过介质从一个地方传播到另一个地方。横波具有一些特性,在这个领域可以看到各种各样的波。在不同的特性中,据说波只能通过固体传播。

横波的定义

横波是一种振动方向垂直于波传播方向的波。水波就是这种波的一个很好的例子。可以看到,当波线性运动时,粒子并没有运动。可以看到,这种波的传播是通过一系列波峰和波谷来实现的。

波峰之间的距离称为波长。这种波的主要特征是它只发生在固体粒子的情况下。它没有能力通过气体介质传播。垂直运动在这种波长中非常重要。

图1:横波

横波的例子

横波有很多例子,它们对于理解物理学概念非常有用。海浪是最常见的例子,另一个例子可以是体育场或人浪。地震的二次波和电磁波也是横波的例子。

横波的速度

横波的速度可以通过物质的波谷和波峰来测量。在这里,波谷指的是波的底部点,而波峰指的是顶部点 (Weberg, Morton & McLaughlin, 2020)。可以看到,波从左侧移动到右侧。速度的测量取决于一些因素,例如波长、频率、振幅和周期。这里的波长指的是一个波峰到下一个波峰的距离。

频率指的是每秒通过某一点的波长数。振幅在这里是一个重要的因素,它是粒子偏离其平衡位置的最大位移。周期是指两个相继波峰通过固定点所需的时间 (Jong et al. 2019)。可以看到,速度主要取决于两个因素。第一个是波,第二个是波通过的物体。

图2:横波的速度

这种方法的计算

波的速度可以通过将传播距离乘以时间来确定。这是通过将波长除以时间来计算的。公式是:$\mathrm{v\:=\:\lambda/T}$。

比例关系通过以下公式描述:$\mathrm{v\:=\:\sqrt{(T/\mu)}}$。

这种波的反射

横波的反射取决于波的固定点的物质。在深入讨论这个问题之前,重要的是要注意波是否可以固定在两端。

图3:横波的反射

此图显示了横波的反射,它从固定端反射。可以看到,在遇到固定端时,横波会反射,但也会反转。这说明了波的波峰和波谷。另一方面,另一张图显示了弦上的横波,它遇到自由端。在这一部分,波被反射,但不像前者那样反转到固定端。这是这种波的反射问题。

结论

横波的概念表明,它是一种通过固体介质传播的波。它没有能力通过液体或气体传播。在横波的情况下可以观察到偏振现象。这种波最常见的例子是海浪。它主要定义了以振动形式的能量流动。振动的运动方向是垂直的,它指向波的传播方向。波表明粒子不移动以测量波。

常见问题

问1. 波的速度是否受张力影响?

答:是的,张力会影响波速,随着弦中张力的增加,波速也会增加。频率也会增加,这也会影响波速。

问2. 横波是如何形成的?

答:可以看到,当垂直运动指向波的传播方向时,它就会触发分子中的运动,从而产生横波。分子有助于产生波的高峰和低谷。

问3. 横波速度的重要术语有哪些?

答:测量横波速度有一些重要的术语。它们是频率、周期、波长和振幅。在本教程的这一部分中,频率指的是波长数,波长是波中波峰的距离。

问4. 横波的例子有哪些?

答:无线电波、光波和各种电磁波是横波的常见例子。这种波是在水面上形成的,可以看到水分子在其在水中的平均位置上下移动。

更新于:2022年10月13日

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