波的类型

波的类型

波在我们生活的很多方面起着极为重要的作用。

物理

关键词

海浪, 波型, 声波, 引力波, 电磁波, 机械波, 纵向, 横向的, 频率, 振幅, 声音, 波长, 传播速度, 振动, 振荡期, 偏光过滤器, 无线电波, 微波, 光, 可见光, 紫外线辐射, 红外辐射, 极化波, 亚声, 超声波, 天线, 引力, 力学

相关附加项

场景

纵波

  • 纵波 - 粒子的运动平行于波的传播方向。通过气体传播的机械波始终是纵向的。
  • 扬声器 - 扬声器发出纵向声波。声音与其他波一样,以波长,频率,波速和波幅为特征。
  • 波的传播方向
  • 粒子运动

最简单的机械波是经各种气体传播的声波。声音的来源使气体分子振动。然后已经振动的分子使周围的分子也发生振动。这个过程重复发生,振动就是这样传播的。

经过气体传播的机械波始终是纵向的,也就是说,粒子运动的方向平行于波的传播方向。这是因为气体的粒子不会彼此吸引,所以不会有剪力施加在上面。单个粒子只会使它前面的粒子振动。纵波不会偏振

横 波

  • 横波 - 粒子的运动垂直于波的传播方向。
  • 波的传播方向
  • 粒子运动

固体体传播的机械波要么是横向的,要么是纵向的

质点位移垂直于光的传播方向的波是横波。拨动吉他弦的时候,波沿着琴弦传播,但是振动垂直于波的运动。

如果振动发生在同样的平面,我们就说波是线偏振

复波 - 水波

  • 水波 - 这些波既是纵波也是横波:水的粒子是沿圆形运动的。

自然界中观察到的大多数波不是纯粹横向纵向的,就像横波不一定在单个平面内偏振一样。

某种介质的粒子的这些运动通常是同时发生的。任何复杂的波动都可被描述为纵波或一种或多种横波的结合。例如,当我们观察中的水波,粒子不仅上下移动,而且前后移动,所以水波可被描述为纵波和一种横波的结合

原因在于不是一种可压缩介质,所以向下移动的粒子没有压缩它们下面的粒子,而是将其推向侧边。通过固体介质传播的波(例如地震波)甚至更加复杂

偏振

  • 圆偏振 横波 - 彼此垂直的两种横波的结合。
  • 线偏振 横波 - 这种波的粒子是在单个平面上传播的,它们的运动垂直于波的传播方向。
  • 偏振器 - 当波经过这种滤镜的时候会发生线偏振。
  • 垂直偏振器

椭圆偏振波是两种横波的结合,但在特殊的情况下,这种波可能是圆偏振的。

将一根松紧的一端系在风扇的一个扇叶上,并且拉另一端来拉伸绳子,很容易产生圆偏振波。

为了将圆偏振波变为线偏振波,就必须用到偏振器。以机械波为例,这种偏振器就是一个缺口。一旦波传播到这个缺口,就发生了线偏振。如果在波的传播路径上放置垂直于第一个偏振器的另一个偏振器,那么波就无法传播下去

电磁波

  • 电偶极辐射 - 空中的变化的电场产生了一个变化的磁场,进一步产生一个变化的电场,这个过程无限重复下去。
  • 天线 - 其中的电荷分布会发生周期性的变化,因此在它周围形成的电场也会发生周期性的变化。

电磁波不是一种介质材料的振动。实际上,它们不需要介质就能传播,它们通过真空传播的速度最快

变化的电场产生了变化的磁场,今儿产生了另一个变化的电场,这个过程重复进行,就产生了电磁波。

电磁波为例,其中没有振动的粒子,所以在这种情况下不容易解释偏振。然而,如果我们用变化的电场的密度向量来确定振动的方向,电磁波也被认为是横波,所以它们的偏振要么是线性的,或是更复杂的

自然光是无法在单一平面中发生偏振的一种波,因为它并非源自单个来源。多个分子或原子彼此独立的产生自然光,使其在不同的平面上发生偏振。用偏光滤镜可使自然光发生偏振。

引力波

  • 引力波 - 举例来说,两个绕着彼此运行的恒星会产生它们。

加速的质量产生了引力波。从本质上,它们被认为是时空中的脉动。它们导致了时空在已知点的扩张和收缩。引力波只能用非常精密的仪器来探测,只有非常大的加速质量,例如绕着彼此运行的双星系统的组成部分,能够产生可以探测到的显著的引力波。

波的类型

  • 来源
  • 机械的
  • 电磁的
  • 引力的
  • 振动的方向
  • 纵向的
  • 横向的
  • 复杂的
  • 频率, 波长
  • 次声 - 地震会产生它,鲸和大象也会发出它。它的频率为0到20赫兹。
  • 可听见的声音 - 人耳可听的声波频率为20至20,000赫兹。
  • 超声 - 蝙蝠和海豚使用它,我们在医学中将其用于诊断性影像学。它的频率高于20,000赫兹。
  • 无线电波 - [b]长波[/b]-波长:1,000–2,000米, 频率(赫兹):1.5×10⁵–3×10⁵ [b]中波[/b] - 波长:150–600米, 频率(赫兹):5×10⁵–2×10⁶ [b]短波[/b] - 波长:15–50米, 频率(赫兹):6×10⁶–2×10⁷ [b]超短波[/b] - 波长:1–15 米, 频率(赫兹):2×10⁷–3×10⁸ 无线电和雷达使用无线电波。
  • 微波 - 波长:1米–0.03 毫米, 频率(赫兹):3×10⁸–10¹³ 手机,无线路由器和微波炉会用到它。
  • 红外线 - 波长:0.3–760 纳米, 频率(赫兹):10¹²–3.9×10¹⁴ 太阳,人体和加热器也会以红外线的方式散热。
  • 可见光 - 波长:760–380 纳米, 频率(赫兹):3,9×10¹⁴–7,8×10¹⁴ 光也是一种电磁波。
  • 紫外线 - 波长:380–10 纳米, 频率(赫兹):7,8×10¹⁴–3×10¹⁶ 过度暴露在来自太阳的紫外线下会导致晒伤。
  • X射线 - 波长:1 纳米–1 皮米, 频率(赫兹):3×10¹⁶–3×10²⁰ 过度暴露在医学成像的X射线中可损伤我们的细胞。
  • 伽玛射线 - 波长: 0.3 纳米–30 飞米, 频率(赫兹):10¹⁸–10²² 伽马射线,无论是宇宙生成的或是核反应产生的,都是最具破坏力的电磁波。
  • 其他的机械波

在我们生活的很多方面起着极为重要的作用。我们用我们的感官来探查我们的环境。,还有地震都是波。无线电广播雷达激光也是以波为基础的。

可以根据各种性质来分类。最常见的类别是基于波传播的介质来分类的。它们还能通过偏振频率来分类。

根据介质,波可以分为:

1) 机械波(例如声音,超声,地震波,说)

2) 电磁波(光,无线电波,红外线,紫外线,X射线,伽马射线,微波)

3) 引力波

4) 描述系统量子态的函数也可以用来研究波,因此它们也被称为波函数

动画

  • 纵波 - 粒子的运动平行于波的传播方向。通过气体传播的机械波始终是纵向的。
  • 扬声器 - 扬声器发出纵向声波。声音与其他波一样,以波长,频率,波速和波幅为特征。
  • 波的传播方向
  • 粒子运动
  • 横波 - 粒子的运动垂直于波的传播方向。
  • 波的传播方向
  • 粒子运动
  • 水波 - 这些波既是纵波也是横波:水的粒子是沿圆形运动的。
  • 圆偏振 横波 - 彼此垂直的两种横波的结合。
  • 线偏振 横波 - 这种波的粒子是在单个平面上传播的,它们的运动垂直于波的传播方向。
  • 偏振器 - 当波经过这种滤镜的时候会发生线偏振。
  • 垂直偏振器
  • 电偶极辐射 - 空中的变化的电场产生了一个变化的磁场,进一步产生一个变化的电场,这个过程无限重复下去。
  • 天线 - 其中的电荷分布会发生周期性的变化,因此在它周围形成的电场也会发生周期性的变化。
  • 引力波 - 举例来说,两个绕着彼此运行的恒星会产生它们。
  • 来源
  • 机械的
  • 电磁的
  • 引力的
  • 振动的方向
  • 纵向的
  • 横向的
  • 复杂的
  • 频率, 波长
  • 次声 - 地震会产生它,鲸和大象也会发出它。它的频率为0到20赫兹。
  • 可听见的声音 - 人耳可听的声波频率为20至20,000赫兹。
  • 超声 - 蝙蝠和海豚使用它,我们在医学中将其用于诊断性影像学。它的频率高于20,000赫兹。
  • 无线电波 - [b]长波[/b]-波长:1,000–2,000米, 频率(赫兹):1.5×10⁵–3×10⁵ [b]中波[/b] - 波长:150–600米, 频率(赫兹):5×10⁵–2×10⁶ [b]短波[/b] - 波长:15–50米, 频率(赫兹):6×10⁶–2×10⁷ [b]超短波[/b] - 波长:1–15 米, 频率(赫兹):2×10⁷–3×10⁸ 无线电和雷达使用无线电波。
  • 微波 - 波长:1米–0.03 毫米, 频率(赫兹):3×10⁸–10¹³ 手机,无线路由器和微波炉会用到它。
  • 红外线 - 波长:0.3–760 纳米, 频率(赫兹):10¹²–3.9×10¹⁴ 太阳,人体和加热器也会以红外线的方式散热。
  • 可见光 - 波长:760–380 纳米, 频率(赫兹):3,9×10¹⁴–7,8×10¹⁴ 光也是一种电磁波。
  • 紫外线 - 波长:380–10 纳米, 频率(赫兹):7,8×10¹⁴–3×10¹⁶ 过度暴露在来自太阳的紫外线下会导致晒伤。
  • X射线 - 波长:1 纳米–1 皮米, 频率(赫兹):3×10¹⁶–3×10²⁰ 过度暴露在医学成像的X射线中可损伤我们的细胞。
  • 伽玛射线 - 波长: 0.3 纳米–30 飞米, 频率(赫兹):10¹⁸–10²² 伽马射线,无论是宇宙生成的或是核反应产生的,都是最具破坏力的电磁波。
  • 其他的机械波

旁白

在我们生活的很多方面起着极为重要的作用。我们用我们的感官来探查我们的环境。,还有地震都是波。无线电广播雷达激光也是以波为基础的。

可以根据各种性质来分类。最常见的类别是基于波传播的介质来分类的。它们还能通过偏振频率来分类。

根据介质,波可以分为机械波电磁波引力波。描述系统量子态的函数也可以用来研究波,因此它们也被称为波函数

最简单的机械波是经各种气体传播的声波。声音的来源使气体分子振动。然后已经振动的分子使周围的分子也发生振动。这个过程重复发生,振动就是这样传播的。

经过气体传播的机械波始终是纵向的,也就是说,粒子运动的方向平行于波的传播方向。这是因为气体的粒子不会彼此吸引,所以不会有剪力施加在上面。单个粒子只会使它前面的粒子振动。纵波不会偏振

固体体传播的机械波要么是横向的,要么是纵向的

质点位移垂直于光的传播方向的波是横波。拨动吉他弦的时候,波沿着琴弦传播,但是振动垂直于波的运动。

如果振动发生在同样的平面,我们就说波是线偏振

自然界中观察到的大多数波不是纯粹横向纵向的,就像横波不一定在单个平面内偏振一样。

某种介质的粒子的这些运动通常是同时发生的。任何复杂的波动都可被描述为纵波或一种或多种横波的结合。例如,当我们观察中的水波,粒子不仅上下移动,而且前后移动,所以水波可被描述为纵波和一种横波的结合

原因在于不是一种可压缩介质,所以向下移动的粒子没有压缩它们下面的粒子,而是将其推向侧边。通过固体介质传播的波(例如地震波)甚至更加复杂

椭圆偏振波是两种横波的结合,但在特殊的情况下,这种波可能是圆偏振的。

将一根松紧的一端系在风扇的一个扇叶上,并且拉另一端来拉伸绳子,很容易产生圆偏振波。

为了将圆偏振波变为线偏振波,就必须用到偏振器。以机械波为例,这种偏振器就是一个缺口。一旦波传播到这个缺口,就发生了线偏振。如果在波的传播路径上放置垂直于第一个偏振器的另一个偏振器,那么波就无法传播下去

电磁波不是一种介质材料的振动。实际上,它们不需要介质就能传播,它们通过真空传播的速度最快

变化的电场产生了变化的磁场,今儿产生了另一个变化的电场,这个过程重复进行,就产生了电磁波。

电磁波为例,其中没有振动的粒子,所以在这种情况下不容易解释偏振。然而,如果我们用变化的电场的密度向量来确定振动的方向,电磁波也被认为是横波,所以它们的偏振要么是线性的,或是更复杂的

自然光是无法在单一平面中发生偏振的一种波,因为它并非源自单个来源。多个分子或原子彼此独立的产生自然光,使其在不同的平面上发生偏振。用偏光滤镜可使自然光发生偏振。

加速的质量产生了引力波。从本质上,它们被认为是时空中的脉动。它们导致了时空在已知点的扩张和收缩。引力波只能用非常精密的仪器来探测,只有非常大的加速质量,例如绕着彼此运行的双星系统的组成部分,能够产生可以探测到的显著的引力波。

相关附加项

声波的特性

该动画通过声波解释了波的最重要特性。

它是如何工作的? - 扬声器

扬声器的声波是通过电磁感应产生的。

磁控

微波炉最重要的部件之一是磁控管,用来产生微波。

放射性

不稳定核子的衰变过程称为放射性。

多普勒效应

作为一个众所周知的现象就是接近声源的声音高于远离声源的声音。

潮汐

海平面的涨落是由月球的引力造成的。

潮汐发电站

潮汐发电站利用水位的日常起伏发电。

地震

地震是最具破坏性的自然现象之一。

海洋是如何塑造地球表面的?

海水作为一种外力在塑造海岸线方面起着重要作用。

电铃

通过电磁铁运转的机械铃。

简谐运动和匀速圆周运动

简谐运动可以视为匀速圆周运动的一维投影。

洋流

大洋传送带是全球性的洋流系统,它对地球气候有很大的影响。

透明度

本动画解释透明和不透明,放射线照相术的原理和物质的吸光特性。

月球雷达实验(佐尔坦·鲍依,1946年)

一位匈在1946年第一次探测到月球雷达回波的牙利科学家。

Gravitational waves (LIGO)

Massive accelerating or orbiting bodies cause ripples in...

尼古拉·特斯拉的实验室(肖勒姆,美国)

这位主要与电工学打交道的工程师兼发明家无疑是第二次工业革命中最杰出的人物之一。

家用电光源

此动画展示了从传统灯泡到LED灯的家用电光源的特点。

常见的宽吻海豚

宽吻海豚海豚是海洋哺乳类动物,它们使用超声波进行定位。

小菊头蝠

蝙蝠用超声波导航和搜寻猎物。

声音的生成

发声时,声带被肺呼出的气体振动。

海啸

海啸波是有着巨大破坏力的极高海浪。

它是如何工作的? - 计算机断层扫描仪

该动画演示了CT扫描仪的结构和操作。

它是如何工作的? - 微波炉

该动画演示了微波炉是如何工作的。

它是如何工作的? - 声纳

本动画演示了声纳的工作原理。

协和式飞机(1969)

1976年开始服役的第一架超音速客机。

太阳

太阳的直径约为地球的109倍,其大部分质量由氢气构成。

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