◆ 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.

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1 ◆ 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

2 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。

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4 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。

5 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。

6 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)。

7 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)。

8 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

9 動畫：克卜勒第二定律 動 ：橫波 畫 9

10 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

11 動畫：克卜勒第二定律 動 ：縱波 畫 11

12 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

13 講義第45頁

14 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

15 ◎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。

16 動畫：克卜勒第二定律 動 ：水波 畫 16

17 ◎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。

18 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。

19 (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。

20 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。

21 (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

22 動畫：克卜勒第二定律 動 ：連續週期波 畫 22

23 (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

24 (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。

25 動畫：克卜勒第二定律 動 ：波的週期 畫 25

26 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

27 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

28 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

29 (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】

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36 CHAPTER 2 波動 NEXT 第2節 繩波的反射與透射 36