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或波動是擾動或物理信息在空間上傳播的一種物理現象,擾動的形式任意,傳遞路徑上的其他介質也作同一形式振動,但不會傳遞介質。波的傳播速度總是有限的。除了電磁波、引力波(又稱「重力波」)能夠在真空中傳播外,大部分波如機械波只能在介質中傳播[1]。波速與介質的彈性與慣性有關,但與波源的性質無關。

影響波速的因素

1.傳播的介質種類

固體中的波速最高,液體次之,氣體最小(例如聲音)。溫度越高,空氣分子運動的速率越快,傳遞波的速度亦愈快。在同一介質中,波的速率與頻率無關。

2.溫度的高低

溫度越高,空氣分子運動的速率越快,所以傳遞波的速度亦越快。在一大氣壓下,0℃時空氣中的聲速為331米/秒,溫度每升降1℃,聲速約增減0.6米/秒。

類型

波根據振動源的次數可以分為

  • 脈波:脈波的波源只對介質作一短暫的擾動。波通過介質時,介質中的質點在短暫振動後,隨即靜止於原位置。
  • 周期波:周期波的波源對介質作連續有規律的振動。

波在均勻、無向性的介質中傳遞時,依介質的振動方向分可以分為

  • 縱波:又稱疏密波,縱波的特點是介質的振動方向與傳播方向相同,比如空氣中的聲波、地震波中的P波。
  • 橫波:又稱高低波,橫波的特點是介質的振動方向與傳播方向垂直。如:電磁波、地震波中的S波。

如果在非均質介質中傳遞時,介質振動的行為就不是只有橫向與縱向兩種,亦存在像表面波、海浪這種類型的振動。譬如:雷利波其振動方式為橢圓形。

依波動傳遞需要介質來劃分,波可以分為

  • 力學波(機械波):如聲波[2]、水波等
  • 非力學波(非機械波):如電磁波、重力波、光波
  • 物質波則是在近代物理中敘述物質具有粒子與波動的二元性(波粒二象性),近一步的探討則認為物質波是物質在空間中分布的幾率,如電子的軌域。

視頻

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參考文獻