子供のための物理学

波動の性質

波のグラフ化

波を描くとき、あるいはグラフで波を見るときは、波を時間のスナップショットとして描きます。 縦軸は波の振幅、横軸は距離または時間です。

この写真では、波のグラフで最も高い点をクレスト、最も低い点をトラフと呼んでいることがわかります。 波の中心を通る線は、波が通過していない場合の媒質の静止位置を示しています。

このグラフから、いくつかの波動特性を判断することができます。

振幅

波の振幅は、波の静止位置からの変位を示す指標です。 振幅は、以下のグラフに示されています。

振幅は、一般に波のグラフを見て、静止している位置からの波の高さを測定することで算出されます。

振幅は、波の強さを表す指標です。 例えば、音波を見る場合、振幅は音の大きさを表します。 また、波のエネルギーは、波の振幅に正比例して変化します。

波長

波の波長とは、波の周期が前後する2点間の距離のことで、波の頂上または谷間の2点間で測ることができる。 物理学では、波長をギリシャ文字のラムダ（λ）で表すのが一般的である。

周波数と周期

波の周波数とは、波が1秒間に何回周回するかを表したもので、単位はヘルツ（1秒間に何回）です。 周波数は小文字の "f "で表されることが多いようです。

波の周期は、波の頂点と頂点の間の時間です。 周期は秒などの時間単位で表され、通常、大文字の "T" で表現されます。

周期と周波数は密接な関係にあり、周期は周波数の1に等しく、周波数は周期の1に等しい。 次の式に示すように、これらは互いの逆数である。

周期＝1/周波数

または

T = 1/f

周波数＝1/周期

または

f = 1/Tの場合

波の速度

波のもうひとつの重要な性質は、波の乱れがどれくらいの速さで伝わるかという伝搬速度です。 機械波の速度は、波の伝わる媒質に依存します。 たとえば、音は水中と空気中では異なる速度で伝わります。

波の速度は通常「v」で表され、周波数と波長を掛け合わせることで算出されます。

速度 = 周波数 * 波長

または

v = f * λ

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