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波動 (wave)

水面に水滴を落とすと，その点を中心として周囲に広がる波が発生する．波が水面を伝わるとき，水は上下に振動しているだけで流れているわけではない．このように，振動が周囲に伝わっていく現象を波動 (wave)または波といい，波が発生する場所を波源 (wave source)，水や空気のように波を伝える物質を媒質 (medium)という．

媒質の振動している点を滑らかにつないだ曲線を波形 (waveform)といい，波形の高い部分を山 (crest)，低い部分を谷 (trough)という．隣り合う山と山（または谷と谷）の間隔を波長 (wavelength)，山の高さ（または谷の深さ）を振幅 (amplitude)という．

1回の振動にかかる時間を周期 (period) ${\displaystyle T〔\text{s}〕}$ ，１秒間の振動の回数を振動数 (frequency) ${\displaystyle f〔\text{Hz}〕}$ といい，振動数は周期の逆数に等しいため，次の関係が成り立つ．

${\displaystyle f＝\frac{1}{T}}$

振動中心からの媒質の位置を，その時刻での変位 (displacement)といい，正の値と負の値を繰り返す．波形が正弦曲線 (sine curve)の場合，媒質の変位の時間変化は単振動を表す．このときの波を正弦波 (sine wave)という．

波源で媒質が１回振動する間に発生する波の長さは１波長に等しいため，１周期 ${\displaystyle T〔\text{s}〕}$ の間に波は１波長分の距離 ${\displaystyle \lambda 〔\text{m}〕}$ だけ進む．よって，波の進む速さ ${\displaystyle v〔\text{m}/\text{s}〕}$ は次の式で表される．

${\displaystyle v＝\frac{\lambda }{T}＝f\lambda }$

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学生スタッフ作成

2018年6月27日

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