波 Sine Wave

大小、振動快慢、傳播速度與起點,決定波怎麼前進。

波峰 波谷 T
波峰與波谷反覆出現;A 是高度,f 是每秒重複次數,週期 T = 1/f。

1先動手玩

調四個量,看波形怎麼前進

2觀察

先讓畫面回答

  1. 把振幅拉低,再拉高;注意中心線沒有搬家,但波峰離中心的距離變了。
  2. 固定波速,把頻率加倍;週期 T 會減半,同一段空間裡也會塞進更多波。
  3. 固定頻率,只調波速;波前進得更快時,波峰間距 λ 也會拉長。
  4. 只動進階的相位;波峰與波谷的高度不變,只是整條沿空間方向平移。

3哪裡用得到

這四個量就在日常裡

4寫成式子

把行進波寫成式子

玩過了?打開來看

y(x,t) = A · sin[2πf(x/v − t) + φ]

把游標移到算式的符號上(手機點一下),看它對應到哪一支旋鈕。

畫面裡能改的是 A、f、v、φ;週期與波長則由 T = 1/f、λ = v/f 算出來。

A
振幅:波峰離中心線的高度。只改它,中心線不搬家,波峰離中心的距離變了。
f
頻率:每秒完成幾個週期。固定波速時,頻率加倍會讓週期與波長都減半。
v
波速:波形在空間中前進的速度。固定頻率時,速度越快,波長 λ 越長。
φ
相位:波在週期中的起始位置。只改它,振幅、頻率與波長不變,整條沿空間方向平移。

怎麼讀這張圖:橫軸是一段固定的空間。先用波峰、波谷認識振幅,再用 T = 1/f 連起週期與頻率、用 λ = v/f 連起波速與波長;相位留到需要比較兩個波的先後時使用。

來源與範圍

OpenStax:波速、振幅、頻率與週期

互動是指定條件下的教學模型;圖像幫助觀察,不能取代公式的適用條件。