2015 高一基礎物理-6-1-波的性質

1. 6-1 波的基本性質
MIT,wave propagation
http://www.physics365.com/shared/images/ground%20
sky%20space%20wave.jpg
http://www1.union.edu/newmanj/Physics100/Light%20as%20a%20Wave/
standing%20wave2.JPG

2. 波動的現象
石子落入水中形成漣漪。
2

3. 波動(波)(Wave)
波動主要傳遞的是 能
量 ，
介質並不隨波前進，只
是在原處附近作上下、
左右或前後之振動。
3
波動可將能量由空間的一處
傳遞至空間的另一處或將能
量擴散出去
空間中某點可同時容下數個
波
波動在同一介質中傳播時，
波速 保持不變

4. 波的分類-依介質振動方式區分
橫波Transverse wave
介質質點振動的方向與波
前進的方向互相 垂直 者，
縱波longitudinal wave
介質質點振動的方向與波
前進的方向互相 平行 者
的波動
4

5. 繩波
最簡單的波-正弦波
振動端做連續且有規
律的上下振動，則所
產生的波稱為連續週
期波
5
http://demo.webassign.net/ebooks/cj6demo/art/images/c16/nw0627-
n.gif
http://ffden-
2.phys.uaf.edu/webproj/211_fall_2014/Nathanael_Reams/nathanael
_reams/Web_Images/sin_waves.jpg

6. 週期波periodic wave
週期：介質完整振動一次
的時間，產生一個完整的
波
頻率：單位時間內的振動
次數
6
v
T



7. 聲波 Sound Wave
聲音是由 物體的振動 所引
起的。
物體的振動造成了周圍介質
的擾動，藉由介質的傳動過
程，將振動的能量傳遞出去
溫度：溫度愈高分子動
能愈大，壓力就愈大，
速度也愈快。
空氣中的聲速 T：當時
的溫度
331 0.6v T 

8. 水波 Water wave
水波槽：將透明水槽架高，
在其下方至一白幕，其上
用光線照射，當水形成波
紋時，在白幕上及形成明
暗之條紋。

9. 水波 Water wave
波峰：似凸透鏡，可會聚光
線，在白幕上形成明紋。
波谷：似凹透鏡，可發散光
線，在白幕上形成暗紋

10. 水波 Water wave
直線波與圓形波的影子
10
圖片來源 http://www.fas.harvard.edu/~scidemos/OscillationsWaves/RippleTank/RippleTank.html
λ λ

11. 水波 Water wave
波的前進方向與波前方向垂直
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圖片來源 http://www.panoramio.com/photo/42270817
圖片來源 http://www.lbsurfrider.org/surf-long-beach/
圖片來源 http://7-themes.com/6973168-surfing-wallpaper.html

12. 波的反射-以水波為例
現在，我們可以開始利用水波槽來觀察波的特性！
將障礙物擺在波前進的方向，可以阻檔波的前進，
造成反射。
12
圖片來源 http://gravelbeach.blogspot.tw/2011/12/ala-spit_15.html

13. 水波的反射
反射：遵守反射定律
入射波與反射波在同
一介質中，故波速、
波長、頻率都不變，
但行進方向改變。
真實情況：入射波因
反射面喪失部分能量，
故反射波振幅小於入
射波

14. 反
射
脈
動
入射脈動
法線




a
b
c
abc
障
礙
物

15. 水波的透射
原因：水波在不同深
度中傳遞，看到波長
不相同
淺水區：
波長較短波速較慢。
深水區：
波長較長波速較快。

16. 水波的折射
入射波頻率與折射波
的頻率相同
折射波振幅小於入射
波振福

17. 水波的折射
1 2
1 2sin , sin
d d
 
  
1 1 1
2 2 2
sin v
n ( )
sin v
 
 
   定值
2
1
深水區
淺水區
法線
（與境界面垂直）入射直線脈的
傳播方向
折射直線脈的
傳播方向
1 2
1 2sin , sin
d d
 
  
1
2

18. 波的繞射現象
原本平行海岸線的水波，通過堤防之後，變
成了什麼形狀？
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左圖圖片來源 http://benbacal.com/listings/26520-latigo-shore-dr/
右圖圖片來源 http://dcdv.zol.com.cn/338/3389191_all.html

19. 波的繞射現象
科學家發現，當波遇到障礙物時，行進方向
會發生變化，在障礙物的後方產生相同波長
的波，此現象稱為繞射。
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障 礙 物 障 礙 物 障 礙 物

20. 波之繞射 (diffraction)
波行進時，
遇到障礙物
的阻擋或穿
越有開口的
障礙物，其
行進方向的
角度會擴展
繞到障礙物
後方，此現
象稱為波的
繞射 。

21. 波的繞射現象
利用水波槽實驗，我們可以發現，縫隙的寬
度與波長接近時，繞射現象會更明顯。
干涉圖片來源 ouLearn on YouTube
縫隙較寬 縫隙寬度與波長差不多

22. 波之繞射 (diffraction)
同樣波長，開口較小，繞射
較明顯
同樣開口，波長較長繞射較
明顯

23. 生活中的觀察
繞射的應用：
胖虎正在隔音很好的牆壁旁唱歌，在轉角另一邊的大雄
，為何還能聽到聲音而逃跑？
胖虎唱歌圖片來源 http://www.blister.jp/item38097.html
大雄走路圖片來源 http://www.comicvine.com/forums/battles-7/
胖虎大頭圖片來源 http://www.veryicon.com/icons/movie--tv/doraemon/nobita-nobi.html
大雄笑臉圖片來源 http://www.veryicon.com/icons/movie--tv/doraemon/nobita-nobi.html
大雄哭臉圖片來源 https://wittieworld.wordpress.com/category/interests/

24. 水波的干涉
兩個點波源距
離d，兩方的
圓形波同步傳
遞，形成干涉
現象
兩波源
同頻率
同振幅
同相位差

25. 水波的干涉

26. 26

27. 27

28. 波的干涉
完全建設性干涉

29. 水波的干涉
完全破壞性干涉
29
S2
S1
P

30. 波的干涉現象
空間中的波也有同樣的干涉效果。
圖片來源 http://www.slideshare.net/shikhak12/physics-learning-objective-2

31. 波的干涉現象
空間中的波也有同樣的干涉效果。

32. 6-3.3 波的干涉現象
應用：下圖是水波槽實驗的投影，請在圖中找出兩個完全建設性
干涉(振幅最大)與兩個完全破壞性干涉(振幅最小)的位置
。
圖片來源 http://printed.scientific.graphics/index.html?tab=images

33. 都卜勒效應 The Doppler effect
聲源與聽者
在其連線上
有 相對運動
時候，使音
調（頻率）
產生高低變
化的現象
33

34. 34

35. 35

36. 36

37. 都卜勒效應實例
天文學：用來決定恆星、
銀河系與其他天體的相
對運動
1929 年，哈伯(Edvin
Hubb1e)在加州威爾遜
山的觀測，證賞了宇宙
不是靜止的，而且是擴
張的!
他觀測了18 個星系的光
譜譜線偏移量與星系距
離後，發現譜線都往光
譜的紅端偏移，而且偏
移的量與距離成正比。
這就是我們所知的哈伯
定律。

38. 都卜勒效應實例

39. 聽者靜止，波源以向聽者運動
說明：
假設波源頻率為f (Hz)、
波速v，波源之移動速度
為vs向右。
波源移動時，波速 不
變
當聲源移動時，在行進
方向前方所量得的波長
變 小 ；在其後方的波
長變 大 。

40. Thank for your attention
參考資料
1. 各出版社課本
2. 網路圖片

41. 41
http://ency.kacemb.com/img/23_124225_0
1.jpg