◆ 第1節 波動的性質 一、波動的意義 二、波動的種類 三、週期波的性質 範例 1 1
一、波動的意義 1.當介質的一部分受到擾動時，這種擾動便會以擾動點為中心，將擾動向某些方向傳遞，傳遞路徑上的其他介質也作同一形式的振動，這種現象即為波動。 2.例如投石於水中，水面即以投石處為中心，將擾動往水面的各方向傳遞，產生了圓形的水波，如下頁圖所示。
二、波動的種類 1. 脈衝波與週期波 名稱 說明 圖示 脈衝波 (1)如右圖所示，手拉著 繃緊的彈性繩一端， 先往上揚再順勢下揮 到原先的位置，可在 細繩造成一個非連續 性的波，稱為脈衝波 (pulse)或簡稱脈波。
名稱 說明 圖示 脈衝波 (2)當脈衝波通過繩 上的O、P兩點時 ，O、P兩點會先 後上升與下降， 當脈衝波完全通 過後，O、P兩點會 再度恢復靜止。
名稱 說明 圖示 週期波 (1)當波源在介質中，作 規則的週期性振動時 ，介質也會以相同方 式振動，此時在介質 中傳播的波，稱為週 期波(periodic wave)。
名稱 說明 圖示 週期波 (2)如右圖所示，將一 條張緊的彈性繩連 接至彈簧的下端， 當彈簧作簡諧運動 時，繩子即可產生 一個向右的週期波 傳遞出去。因為此 週期波的波形為數 學上正弦函數的形 狀，故此種週期波 也稱為正弦波 (sinusoidal wave)。
2. 橫波與縱波 名稱 特性 實例 橫波 (高低波) 質點振動方向與波前進方向 。 弦波 光波 垂直 講義第45頁
動畫：克卜勒第二定律 動 ：橫波 畫 9
名稱 特性 實例 縱波 (疏密波) 質點振動方向與波前進方向 。 聲波 平行 講義第45頁
動畫：克卜勒第二定律 動 ：縱波 畫 11
3. 力學波與非力學波 名稱 特性 實例 力學波 (機械波) (1)波動需要靠介質才能傳播。 (2)如下頁圖所示，當玻璃罩內 有空氣時，可以清楚聽到鈴 音，但是當空氣抽離後，雖 然還是可以看到鈴在振動， 但是卻聽不到聲音了。 聲波 繩波 水波 講義第45頁
講義第45頁
名稱 特性 實例 非力學波 (電磁波) 光波 無線電波 γ射線 波動不需要靠介質就能傳播。 講義第45頁
◎水波 水波傳播時，水分子運動的軌跡近似圓周，故水波不是單純的橫波或縱波，而是混合波，如下圖所示。
動畫：克卜勒第二定律 動 ：水波 畫 16
◎介質的振動 1.波動主要傳遞的是能量，介質不隨波前進，只是在原處附 近作上下、左右或前後之振動，如下圖所示，虛線表示下一瞬間波動的位置，波動向右行進時，最高點右方的質點向上振動，最高點左方的質點向下振動。
2.如下圖，正弦波可以彈簧懸掛振動子，作簡諧運動來產生。 (1)介質質點位於波峰位置時，運動狀態如同振動子在上端點處⇒速率為 0。
(2)介質質點位於平衡位置時，運動狀態如同振動子在平衡點處⇒速率最大。 (3)介質質點位於波谷位置時，運動狀態如同振動子在下端點處⇒速率為 0。
三、週期波的性質 1. 名詞介紹 (1)下圖中 A、C、E 各點稱為波峰；B、D、F 各點稱為波谷。
(2)兩相鄰對應點之間的距離（如圖中AC、GI、BD）稱為波長，以符號λ表示。 (3)每一點偏離平衡位置的最大位移稱為振幅。 講義第45頁
動畫：克卜勒第二定律 動 ：連續週期波 畫 22
(1)波前進一個波長或質點來回振動一次所需的時間（共經歷 振幅）稱為週期，以T表示。 2. 週期與頻率 (1)波前進一個波長或質點來回振動一次所需的時間（共經歷 振幅）稱為週期，以T表示。 4 個 講義第45頁
(3)如右圖中的紫色質點，原先處於平衡點，經過一個週期的振盪後，又回到了平衡點的位置。而在這個週期內，觀察右圖中紅色的部分，可看出正弦波恰好向右移動了一個波長的距離。
動畫：克卜勒第二定律 動 ：波的週期 畫 25
3. 波速 (1) 波在介質中傳播的速度，稱為波速，簡記為 v，SI制單位為公尺/秒 (m/s)。 (2) 波速與介質的彈性與慣性有關，但與波源的性質無關。 (3) 介質中的波速可用波長、頻率或週期的關係來表示 講義第45頁
4. 同相與反相 (1) 在下圖中，相隔一個波長的 A 點、C 點與 E 點，或 B點、D 點與 F 點，其運動完全同步，稱為同相(in phase)。 (2)在下圖中，相隔半個波長的 A 點與 B 點或相隔1.5倍波長的 A 點與 D 點，其位移與運動速度都恰恰相反，稱為反相(anti phase)。 講義第45頁
1 週期波的性質 範例1 圖中實線為一列向右方行進的橫波在 t＝0 秒時的波形，而虛線則為此列橫波在 t＝0.5 秒時的波形，若此列橫波的週期為T，且 0.3秒＜T＜0.5 秒，則
(1) 此列橫波的波速為 公尺/秒。 (2) 此列橫波的頻率為 赫茲。 (3) 此列橫波的週期為 秒。【改自81日大】
解
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