物理/波動
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| - | + | 安定している物体（媒質と呼ぶ）はわずかな乱れが与えられると元にもどろうとするが、慣性があるので戻りすぎ、これをくりかえして振動が生じ（波源という）、これが物体の各部の相互作用により、周りの媒質の振動を起こし、波動が伝わっていく。これが波動（波）である。身の回りには色々な波が良く見られる。音波は空気の振動の伝搬であり、水波は水の振動が伝搬する現象である。光や電波も電磁波という波の一種で、空間のゆがみ（電場、磁場）の振動の伝搬である（電磁波については10章で学ぶ）。 | |
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== 波の性質== | == 波の性質== | ||
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一般の複雑な形の波は、周期や振幅の異なるいくつかの正弦波を重ね合わせたものと考えることができる。これについては大学で学ぶ（フーリエ解析と呼ばれる）。 | 一般の複雑な形の波は、周期や振幅の異なるいくつかの正弦波を重ね合わせたものと考えることができる。これについては大学で学ぶ（フーリエ解析と呼ばれる）。 | ||
===波の速さと運動方程式 === | ===波の速さと運動方程式 === | ||
| - | + | 気体や水や固体を伝わる波（音）の運動方程式は、媒質を小さな部分に分割してそれらの変位と周りから受ける力を求め、ニュートンの運動法則を適用することで導出できる。電磁波の運動方程式は、電磁気学の法則（マクスウェル方程式）を用いて得られる。運動方程式から波の伝搬速度も得られるが、これらについては大学で学ぶ。 | |
===波の重ね合わせ=== | ===波の重ね合わせ=== | ||
| + | 波の運動方程式は[[wikipedia_ja:線形性|線形性]] をもつので、一つの波が来たときの媒質の変位<tex> y_1</tex> と他の波が来たときの媒質の変位が<tex> y_2</tex> とすると、この2つの波が同時に来た時の媒質の変位<tex> y</tex>は<tex> y_1＋y_2 </tex>となる。これを波の重ね合わせの原理という。重ね合わせて出来る波を合成波という。 | ||
| - | === | + | ===波の反射と反射・屈折の法則=== |
| + | ====波の反射、固定端と自由端 ==== | ||
| - | === | + | ===回折と干渉=== |
==音と音波== | ==音と音波== | ||
2011年4月18日 (月) 14:01時点における版
物理 ＞ 8章 波動 安定している物体（媒質と呼ぶ）はわずかな乱れが与えられると元にもどろうとするが、慣性があるので戻りすぎ、これをくりかえして振動が生じ（波源という）、これが物体の各部の相互作用により、周りの媒質の振動を起こし、波動が伝わっていく。これが波動（波）である。身の回りには色々な波が良く見られる。音波は空気の振動の伝搬であり、水波は水の振動が伝搬する現象である。光や電波も電磁波という波の一種で、空間のゆがみ（電場、磁場）の振動の伝搬である（電磁波については10章で学ぶ）。
目次 |
波の性質
波には色々あるが、この節では波に共通する性質を学ぶ。
振動と波
波の発生の仕組みと縦波、横波
単振動
媒質の振動のうちもっとも基本的なものは単振動である。代表例は、ばねにつながれたおもりの振動。
- ウィキペディア（自由振動） の 1 単振動 参照。
単振動の振動数、周期と角振動数（各速度）
正弦波
媒質が単振動してできる波を正弦波という。
の1.1.1.1 正弦波を参照
複雑な形の波
一般の複雑な形の波は、周期や振幅の異なるいくつかの正弦波を重ね合わせたものと考えることができる。これについては大学で学ぶ（フーリエ解析と呼ばれる）。
波の速さと運動方程式
気体や水や固体を伝わる波（音）の運動方程式は、媒質を小さな部分に分割してそれらの変位と周りから受ける力を求め、ニュートンの運動法則を適用することで導出できる。電磁波の運動方程式は、電磁気学の法則（マクスウェル方程式）を用いて得られる。運動方程式から波の伝搬速度も得られるが、これらについては大学で学ぶ。
波の重ね合わせ
波の運動方程式は線形性 をもつので、一つの波が来たときの媒質の変位 と他の波が来たときの媒質の変位が
とすると、この2つの波が同時に来た時の媒質の変位
は
となる。これを波の重ね合わせの原理という。重ね合わせて出来る波を合成波という。
