行波

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引言

波定义为介质中传播的扰动，它传递能量和动量，而介质本身没有净位移。如果能量从一个地方传播到另一个地方，它就是通过行波传播的。驻波不像行波那样传递能量。换句话说，行波也可以表示为最小和最大振幅的位置随介质一起传播的波。描述行波的方程为 y(x,t) = (0.003) cos(20 x + 200 t )。其中，x 和 y 以米为单位，t 以秒为单位。

什么是波？

波基本上定义为介质的扰动，它携带一定量的能量，而粒子本身并不移动。在波的传播过程中，只有能量被转移。行波不转移物质。波在介质中传播，当介质反复向前和向后移动，然后回到其原始位置时，就会产生波。

图1：纵波与横波

波的两大主要类型是纵波和横波。如果介质中的物质相对于波的运动方向在同一维度上移动，则这种现象称为纵波 (Salehi *et al.* 2018)。如果介质中的波相对于波的运动方向成直角移动，则这种现象称为横波。

行波：解释

在行波现象中，介质中的扰动逐渐向外远离其源头向各个方向传播。信息主要以波的形式从一个地方传播到另一个地方。行波的主要例子包括手机发出的电磁辐射、到达耳朵的声音以及射入眼睛的光线，这些都是以行波的形式传播的。行波的直观例子是石头落入池塘时在水面形成的波纹。

当跳跃在蹦床上时，在一个点向下产生的推力也会使该点的材料略微向下移动。另一方面，如果扰动向外形成，那么脚首先接触蹦床的点将随着蹦床中的张力 (Gao *et al.* 2017) 向外移动。这种张力也会使蹦床周围的粒子或区域向外移动。蹦床上产生的上下扰动运动形成行波的形状。

行波的类型

有几种行波具有如下所述的不同特性。

• 连续波：这类波的波形具有恒定的频率和振幅。

• 横波：在此，粒子运动垂直于行波的传播方向 (Ding *et al.* 2017)。

• 脉冲波：这类波只有一个波峰和一个扰动沿传输介质传播。

• 纵波：在此，粒子运动方向与行波的传播方向相同。

相消干涉波和相长干涉波

在行波的背景下，可以这样说，这是两种波叠加并形成振幅更大、相等或更小的合成波的现象，这被称为波的干涉。波干涉的两大主要类型是相长干涉和相消干涉。

相长干涉：这种波干涉主要发生在波峰或波谷相互叠加的时候。简单来说，当两列波同相位时，它们将发生相长干涉。

图2：波的干涉

相消干涉：这种波干涉发生在两列波完全反相时，在这种情况下，波峰将位于两列波的中点。当两列波反相π弧度或180°时，它们将发生相消干涉，相互抵消。

结论

行波的最高点称为波峰，最低点称为波谷。两个相邻波谷和两个相邻波峰之间的距离称为波长，用ƛ表示。在行波中，介质中扰动从其中心点到波谷底部或波峰顶部的最大距离称为振幅。一完整振动所经过的时间称为周期，行波在1秒内经历的振动次数称为频率。行波的速度可以写成 V= ƛ f。

常见问题

Q1. 脉冲波是什么意思？

A1. 仅包含一个扰动的行波称为脉冲波。这些波也包含一个沿传输介质传播的波峰。

Q2. 什么是纵波？

A2. 人在蹦床上跳跃时发生的扰动也被称为行波的形式。在纵波的情况下，粒子的运动方向与行波的传播方向相同。

Q3. 行波是如何产生的？

A3. 行波也被认为是具有恒定速度的一维空间周期函数的波列。这种波列是一种时空振荡，它是时间和空间的周期函数。

Q4. 行波在电力系统中的作用是什么？

A4. 在输电线上，行波是在暂态条件下从源端到负载端传播的电流或电压波。当忽略线路损耗时，波在此处以等于光速的速度沿线路传播。