橫波

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引言

橫波主要指那些位移或擾動方向垂直於波傳播方向的波。可以看到，波無處不在，它們可以被描述為擾動，並透過介質從一個地方傳播到另一個地方。橫波具有一些特性，在這個領域可以看到各種各樣的波。在不同的特性中，據說波只能透過固體傳播。

橫波的定義

橫波是一種振動方向垂直於波傳播方向的波。水波就是這種波的一個很好的例子。可以看到，當波線性運動時，粒子並沒有運動。可以看到，這種波的傳播是透過一系列波峰和波谷來實現的。

波峰之間的距離稱為波長。這種波的主要特徵是它只發生在固體粒子的情況下。它沒有能力透過氣體介質傳播。垂直運動在這種波長中非常重要。

圖1：橫波

橫波的例子

橫波有很多例子，它們對於理解物理學概念非常有用。海浪是最常見的例子，另一個例子可以是體育場或人浪。地震的二次波和電磁波也是橫波的例子。

橫波的速度

橫波的速度可以透過物質的波谷和波峰來測量。在這裡，波谷指的是波的底部點，而波峰指的是頂部點 (Weberg, Morton & McLaughlin, 2020)。可以看到，波從左側移動到右側。速度的測量取決於一些因素，例如波長、頻率、振幅和週期。這裡的波長指的是一個波峰到下一個波峰的距離。

頻率指的是每秒透過某一點的波長數。振幅在這裡是一個重要的因素，它是粒子偏離其平衡位置的最大位移。週期是指兩個相繼波峰透過固定點所需的時間 (Jong et al. 2019)。可以看到，速度主要取決於兩個因素。第一個是波，第二個是波透過的物體。

圖2：橫波的速度

這種方法的計算

波的速度可以透過將傳播距離乘以時間來確定。這是透過將波長除以時間來計算的。公式是：$\mathrm{v\:=\:\lambda/T}$。

比例關係透過以下公式描述：$\mathrm{v\:=\:\sqrt{(T/\mu)}}$。

這種波的反射

橫波的反射取決於波的固定點的物質。在深入討論這個問題之前，重要的是要注意波是否可以固定在兩端。

圖3：橫波的反射

此圖顯示了橫波的反射，它從固定端反射。可以看到，在遇到固定端時，橫波會反射，但也會反轉。這說明了波的波峰和波谷。另一方面，另一張圖顯示了弦上的橫波，它遇到自由端。在這一部分，波被反射，但不像前者那樣反轉到固定端。這是這種波的反射問題。

結論

橫波的概念表明，它是一種透過固體介質傳播的波。它沒有能力透過液體或氣體傳播。在橫波的情況下可以觀察到偏振現象。這種波最常見的例子是海浪。它主要定義了以振動形式的能量流動。振動的運動方向是垂直的，它指向波的傳播方向。波表明粒子不移動以測量波。

常見問題

問1. 波的速度是否受張力影響？

答：是的，張力會影響波速，隨著弦中張力的增加，波速也會增加。頻率也會增加，這也會影響波速。

問2. 橫波是如何形成的？

答：可以看到，當垂直運動指向波的傳播方向時，它就會觸發分子中的運動，從而產生橫波。分子有助於產生波的高峰和低谷。

問3. 橫波速度的重要術語有哪些？

答：測量橫波速度有一些重要的術語。它們是頻率、週期、波長和振幅。在本教程的這一部分中，頻率指的是波長數，波長是波中波峰的距離。

問4. 橫波的例子有哪些？

答：無線電波、光波和各種電磁波是橫波的常見例子。這種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動。