波是一個比較抽象的概念,我們總說光就是一種波,聲音也是一種波,但是我們看不見摸不著,波到底是什麼?它又是如何傳播的呢?
我們可以想象一下,有一隊人,他們手牽手站成一排。然後,第一個人開始往下蹲,那麼第二個人就會被拉著往下蹲,但是比第一個要慢一步,第三個人也會被第二個拉著往下蹲,直到傳至最後一個人。波其實就是這麼傳播的。波就是由一串聯絡在一起的微粒的振動和傳播所形成的。當波源開始振動之後,周圍的微粒也會跟著振動,隨著時間增加,波傳播得就更遠。因此,波動傳播的是能量,而不是物質。
從圖一我們可以看到,一排微粒都在做上下週期振動。雖然波是從左往右傳播的,但是微粒並沒有從左往右移動,以標記的藍色微粒為例子,我們可以看到它一直在豎直方向上振動。另外,在圖一中我們還可以觀察到每一個微粒都在跟著前一個微粒(左邊的微粒)運動。當微粒處於平衡位置的時候,我們如何判斷它的下一時刻的位移,只需要觀察它的前一個微粒的位移是正還是負即可;如果前一個微粒的位移是正的,那麼這個微粒下一步就是往上運動。
圖二
我們來做個小練習,圖二的波是從左往右傳播的,那麼B點目前正處於平衡位置(位移等於0),接下來B是會往上運動還是往下運動呢?這就是一個很容易掉進去的坑,很多人第一反應就是接下來就是往上啊,因為B的右邊就是正位移。但是這是不對的,我們要看的是B點前一點的位置,波是從左往右傳播,那麼B點的前一個微粒應該在左邊,左邊的位移是負的,那麼B點接下來是往下運動。不信的話,可以往上翻,去圖一觀察一下是不是這樣。
本期文章出自英國格斯哥大學博士Xuan Zhu老師,下期文章接著為大家介紹陰極射線示波器(Cathode Ray Oscilloscope)更多國際教育學習乾貨我將持續更新,歡迎關注或私信諮詢~