波の伝わり方 — 横波と縦波

しくみ

• 横波：粒子の振動方向が波の進む向き（+x）に垂直。変位 y(x,t) = A sin 2π(f t − x/λ)。
• 縦波：粒子の振動方向が波の進む向きに平行。変位 u(x,t) = A sin 2π(f t − x/λ)。粒子が集まった所が「密」、まばらな所が「疎」。
• 密・疎は「変位が最大の粒子」ではなく、変位が 0 で両隣の粒子が寄ってくる（離れていく）場所にできます。図のラベルは実際の粒子間隔から求めています。
• 波長 λ = v / f。速さ v を変えずに f を大きくすると λ だけが短くなります。山（密）は 1 周期 T = 1/f の間にちょうど λ 進みます。
• f を変えたときは波がつながったまま（位相 f t が連続）になるよう t の原点を取り直すので、表示の t が跳ぶことがあります。
• 赤い粒子が代表粒子。薄い印が平衡位置、矢印が現在の変位の向き（横波は上下のみ、縦波は左右のみ）。
• 横波の図は見やすさのため縦方向（変位）だけを拡大して表示しています（倍率は図中に表示）。縦波は実寸です。