縦波のグラフ

以前波のグラフについて学習しました。

特に言及しませんでしたが,そのとき学んだのは「横波のグラフ」です。

ロープを例に挙げて説明したことを覚えていますか?

ロープを揺らして伝わる波は横波なので,自然と横波のグラフを説明していたことになります。

 

では縦波をグラフで表すとどうなるのか,というのが今回のテーマです。

 

 

縦波のグラフの書き方

横波は媒質の各点が波の進行方向と垂直に振動するので,波形がそのまま正弦波の形をしていますが,縦波は,波の進行方向に対して平行に振動するので,正弦波の形が見えません(縦波がイメージしづらい原因です)。

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そこで,とりあえず媒質の各点の動き(変位)に注目してみましょう!

縦波では,媒質は波の進行方向に行ったり来たりしながら進むので,それを矢印で表すと,

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上の図のように,x軸正の方向に動く点,負の方向に動く点,そして動かない点が並ぶことになります。

 

ここで,矢印で挟まれた点(→・←)は,両側からギュッと圧縮されていることになるので,「密」になります。

逆に,矢印が両方向に離れていく点(←・→)が「疎」です。

 

このように,媒質の変位を矢印で表すと,縦波の特徴である「密」と「疎」がどの場所にあるのかがわかります。

「密」と「疎」を忘れている人は前回の記事で復習しましょう。

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ところで矢印を並べただけでは,グラフとは呼べませんよね。

そこでグラフを書くために,いま書いた矢印に細工をします!

具体的には,x軸方向に沿った矢印を,y軸方向に向ける」ということをします。

(※グラフを書くためだけの細工であり,物理的には何の意味もありません!)

 

最初に言ったとおり,我々は横波のグラフならすでに書けます。

なぜ書けるのかというと,横波の変位はy軸に沿っているからです。

つまり,今からやろうとしている細工は,「縦波だけど,矢印の向きを変えることで横波に似せよう」という魂胆です(笑)

 

実際にグラフを書く手順を示します。

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これで,縦波をグラフに表すことができました! やったね!!

 

このように縦波のグラフを書く方法を「横波表示」と言います。

書いた縦波のグラフが横波(正弦波)の形なのでそう呼ばれます。

これで縦波も波っぽく見えるようになったわけですが,いいことばかりではありません!!

メリット,デメリットをまとめておきましょう。

 

今回のまとめノート

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これにて波のグラフの話はおしまいです。

 

次回予告 

次回からは波の特徴的な性質について学んでいきます!

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