周期と振動数

今回は波によく出てくる用語をマスターしましょう!

 

 

正弦波

高校物理では最も単純な「正弦波」と呼ばれる波を扱うことがほとんどです。

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見てわかるように,正弦波は山の部分と谷の部分が交互に並んでいて,同じ形の繰り返しとなっています。

ここでは,同じ形を何回繰り返しているかによって,「波◯個」と表すことにしましょう。(下図参照)

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イメージをつかむために,ロープを伝わる波で考えてみましょう。

ロープの端を手で持って上下に振ると,ロープには正弦波が生じます。

ロープを振動させ続けると次々と波ができます。

このようにしてできた波を連続波といいます。(途中で振るのをやめたものをパルス波といいます。)

また,ロープに1個分の波ができるような腕の振りを「1回の振動」と呼びます。 

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周期 

媒質を1回振動させるのにかかる時間を周期と呼びます。

(媒質という単語がアヤシイ人は前回の記事を見てくださいね!)

 

上の例だと媒質はロープなので,

ロープをゆっくり振る → 長い周期

ロープを素早く振る  → 短い周期

ということになります。

 

 

振動数 

1秒間に媒質が振動する回数を振動数と呼びます。

再びロープの例で考えると,

ロープをゆっくり振る → 小さい振動数

ロープを素早く振る  → 大きい振動数 

ということになります。

 

周期と振動数の関係 

上に書いたことをもう一度書いてみます。

ロープをゆっくり振る → 長い周期・小さい振動数 

ロープを素早く振る  → 短い周期・大きい振動数

周期と振動数の間になにか関係がありそうな予感… (・∀・)

 

そこで,もう一度定義を確認してみましょう!

周期が T    → 媒質が「秒間」に「1回」振動する。 

振動数が f → 媒質が「1秒間」に「 f 回」振動する。 

という意味です。

どちらも「時間」と「回数」がポイントなので,「時間:回数」という比をつくってみます。

 

周期が T    → 時間:回数=T[秒]:1[回]

振動数が f → 時間:回数= 1[秒]: f[回]

 

一定のリズムで振動させている場合,この比は変わらないので, 

T:1=1:f

よって,周期 Tと振動数 f の間にはf T = 1という関係が成り立つことがわかります。

この関係式は頻繁に用いるのでぜひ覚えてください!!

 

今回のまとめノート

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次回予告 

次回は振動数や波長を用いて,波に関する計算をやっていきます!

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