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。

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」と表すことにします。(下図参照)

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はパルス波という)。

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。

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)。

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しょう。

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。

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

この式から,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


時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。

【演習】周期と振動数周期と振動数に関する演習問題にチャレンジ!...

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!

波の基本式波を扱う上で非常に大切な式をみなさんに伝授しましょう!...