波是指振动的传播。电磁振动的传播是电磁波。为直观起见,以绳子抖动这种最简单的为例,在绳子的一端有一个上下振动的振源,振动沿绳向前传播。从整体看波峰和波谷不断向前运动,而绳子的质点只做上下运动并没有向前运动。
物理定义
我们将某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动称为波。不同形式的波虽然在产生机制、传播方式和与物质的相互作用等方面存在很大差别,但在传播时却表现出多方面的共性,可用相同的数学方法描述和处理。
波
产生及类别
波动是物质运动的重要形式,广泛存在于自然界。被传递的物理量扰动或振动有多种形式,机械振动的传递构成机械波,电磁场振动的传递构成电磁波(包括光波),温度变化的传递构成温度波(见液态氦),晶体点阵振动的传递构成点阵波(见点阵动力学),自旋磁矩的扰动在铁磁体内传播时形成自旋波(见固体物理学),实际上任何一个宏观的或微观的物理量所受扰动在空间传递时都可形成波。最常见的机械波是构成介质的质点的机械运动(引起位移、密度、压强等物理量的变化)在空间的传播过程,例如弦线中的波、水面波、空气或固体中的声波等。产生这些波的前提是介质的相邻质点间存在弹性力或准弹性力的相互作用,正是借助于这种相互作用力才使某一点的振动传递给邻近质点,故这些波亦称弹性波。振动物理量可以是标量,相应的波称为标量波(如空气中的声波),也可以是矢量,相应的波称为矢量波(如电磁波)。振动方向与波的传播方向一致的称纵波,相垂直的称为横波。
共同特性
各种形式的波的共同特征是具有周期性。受扰动物理量变化时具有时间周期性,即同一点的物理量在经过一个周期后完全恢复为原来的值;在空间传递时又具有空间周期性,即沿波的传播方向经过某一空间距离后会出现同一振动状态(例如质点的位移和速度)。因此,受扰动物理量u既是时间t,又是空间位置r的周期函数,函数u(t,r)称为波函数或波动表示式,是定量描述波动过程的数学表达式。广义地说,凡是描述运动状态的函数具有时间周期性和空间周期性特征的都可称为波,如引力波,微观粒子的概率波(见波粒二象性)等。
波
各种波的共同特性还有:①在不同介质的界面上能产生反射和折射,对各向同性介质的界面,遵守反射定律和折射定律(见反射定律、折射定律);②通常的线性波叠加时遵守波的叠加原理(见光的独立传播原理);③两束或两束以上的波在一定条件下叠加时能产生干涉现象(见光的干涉);④波在传播路径上遇到障碍物时能产生衍射现象(见光的衍射);⑤横波能产生偏振现象(见光学偏振现象)。
沿地球表面的无线电波的传播,称为地波传播。其特点是信号比较稳定。在讨论地波传播问题时,一般是将对流层视为均匀介质(有时认为对流层的折射指数垂直梯度为常数),电离层的影响不予考虑,而主要考虑地球表面对电波传播的影响。半导电性地球表面的影响,一方面使地波的垂直方向电场强度远大于水平方向电场强度,并因在地面上产生感应电流,使地波有较大的衰减;另一方面,由于地球是椭球形,在视线距离以外,地波传播可以认为是围绕弧形地球面的绕射传播。垂直偶极子所产生的地波垂直电场e通常表示为e=e0ν其中:e0为理想导电地面上的垂直电场,ν称为衰减因子,它是频率、距离和地面电参数的复杂函数。一般说来,频率愈高,地面电导率愈低,地波随距离衰减就愈快。计算地波,有相应于高天线、低天线、近距离(视线传播)和远距离(超地平传播)的一般解答,但通常是查阅图表。在视线传播的情况下,如果收发天线离地高度远大于波长,接收点处的地波,可归结为直射波与地面反射波相干涉的结果。因为这种情况下对流层的折射影响必须考虑,所以将它归入对流层传播。微波中继通信即是这种传播方式。在超地平传播的情况下到达接收点的地波为绕过弧形地面的表面波。中波和长波多利用地波传播,但在一定的条件下,也出现它们的电离层反射波。
波传播的是什么,
这要看是什么波的,
比如,声波传播声音,
光波传播光线。
如果要笼统地说,
波传播的就是能量。