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相關課程
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- 假設有一根繩子
- 這是繩子
- 我要做的是拿著繩子的左端
- 把它猛向上拉 然後回到下面
- 我們要討論一下發生了什麽 或者可能形成什麽
- 所以如果我把它向上拉到這 它就會 顯然
- 繩子右邊的部分被拉到上面 這根繩子看起來就是這樣的
- 它看起來是這樣的
- 現在 我把它猛地向下拉
- 經過一段時間 我們看一下 當左邊的點
- 回到了原來的位置 繩子變成什麽樣了
- 所以左邊這一點 我把它往下拉
- 但是在前一段時間 這段繩子
- 有一個向上的速度
- 你們可以這麽想象
- 即使這一點後面
- 即使左邊這一點
- 開始被向下拉
- 這一點仍然有向上的動量
- 所以它仍然會向上移動
- 或許速度更慢
- 因爲它開始
- 被左邊的繩子往下拽
- 所以它看起來是這樣的
- 它會帶動它右邊的繩子
- 所以繩子看起來會是這樣的
- 繩子可能看起來像這樣
- 然後我要用這
- 這只是被拉到這裡的過程中 經過
- 的一個中間點
- 所以現在繩子看起來是什麽樣的？
- 這部分 它有一些動量 讓它到了這裡
- 但是然後
- 所有的速度都變成了0
- 因爲被左邊的繩子往下拽了
- 現在 它的方向要改變
- 會到達這裡 在這一點
- 繩子上的這一點在這裡
- 在紫色表示的這段時間內
- 它有向上的動量
- 所以它繼續運動
- 或許速度變慢
- 但仍然有速度 它會帶動剩下的
- 右邊的繩子
- 所以現在 繩子看起來是這樣的
- 然後 最終
- 我把繩子拉回
- 最初的位置
- 所以左邊的點就在這裡
- 這部分 在前一段時間
- 快速向下移動
- 所以可能到了這裡 準備再次改變方向
- 這部分就開始向下移動
- 這部分 在這裡 有向上的動量
- 所以現在 它要向上運動到這個位置
- 它要準備轉變方向
- 所以最後 當我做了這整個過程
- 當我向上移動 向下 又回到這裡
- 繩子可能是這樣的
- 我可以放開繩子
- 我可以放開這個左邊的點
- 這種形狀就會沿著繩子傳播
- 因爲在下一段時間
- 看起來是什麽樣的？
- 這一段被左邊的點
- 向上拉
- 所以它就會回到原來的位置
- 這一段現在被左邊這段
- 繩子往下拉
- 所以它就會向下
- 這段被向下拉
- 但是這一段繩子
- 在之前一段時間裏有向上的動量
- 所以它可能向上移動
- 所以 在下一段時間
- 繩子看起來是這樣的
- 繩子中的擾動
- 如果我不做別的
- 如果沒有能量轉化成熱量
- 沒有摩擦什麽的
- 就會在繩子中一直傳播下去
- 如果我在之後的一段時間看一下繩子
- 可能沒過這麽長時間
- 繩子看起來就是這樣的
- 如果我一直觀察
- 就會看到這個擾動
- 我一直用擾動這個詞
- 因爲沒有什麽更好的詞了
- 我會看到這個擾動或幹擾
- 或者你們想把它叫啥都可以
- 沿著繩子移動
- 當你們想一下波是什麽
- 我們實際上 我有點太早了
- 我一直把它叫做擾動
- 因爲我不想用這個詞 波
- 我想說 波實際上是什麽？
- 波實際上就是
- 沿著繩子傳播的擾動
- 所以這是個定義波的好時候
- 波 因爲一旦我定義了它
- 我就可以開始叫它波
- 對照繩子中傳播的擾動
- 所以波是穿過空間的擾動
- 你們可能見過波別的定義
- 其中一種最典型的是能量
- 或經過電介質傳播的能量
- 當我們說到電介質
- 就是波傳播經過的物質
- 所以在這個例題中 繩子就是電介質
- 但是我不想
- 用這個波的定義的原因是
- 因爲在以後的影片中
- 我們會學到電磁波
- 它們不用經過電介質就能傳播
- 它們能在真空中傳播
- 所以爲了讓這些盡可能普遍
- 我們把它叫做
- 穿過空間的擾動
- 它通常傳播能量
- 我說的傳播能量是什麽意思？
- 在繩子的左邊
- 我對繩子做了一點功 給繩子了能量
- 我向上 然後向下 然後回到原處
- 然後在我做這些之後
- 這個向上 向下 回到原來位置的動作
- 就相繼在繩子右邊的每一點發生了
- 所以如果我等候時間夠長
- 在繩子右邊的這一點
- 它就會向上 向下 然後回到原來位置
- 跟繩子上這一點
- 所做的一樣
- 然後過了一會
- 這就會在
- 繩子上更遠的點上發生
- 所以一開始
- 我在繩子左邊施加的能量
- 就傳到了繩子上
- 如果有東西放在繩子上
- 或許當波
- 當擾動經過它
- 這個東西就可能被扔到空中
- 它可能被推到空中
- 勢能變大
- 所以這個擾動
- 在這種情況下傳遞能量
- 現在 我在這裡畫的
- 不是唯一一種波
- 我的意思是 我的定義很普遍
- 但是還有定義比我
- 在這裡畫的更普遍
- 例如 可以是聲波 假設你有一堆
- 如果看一下所有空氣分子
- 它們有密度
- 看起來就像這樣
- 所以現在 假設有某種薄膜
- 或許是個揚聲器
- 它讓左邊的空氣震動
- 所以它只是推動 我看看能不能畫出來
- 假設這裡有某種表面
- 震動很快
- 讓它向著這個方向移動
- 然後回來
- 所以和我剛做的很相似 向上又向下
- 但是不這樣做
- 它推動空氣 然後推回來
- 所以會發生什麽？
- 在我推動它之後
- 它推動的空氣分子
- 就會被壓縮到一起
- 它們被壓縮
- 在這裡 所有在表面的
- 空氣分子
- 它們在
- 這些分子之後被推動
- 當它往回推
- 或者當薄膜回來
- 這裡的空氣分子就減少
- 因爲這裡會有一個更低的密度
- 然後這些
- 它們都被壓到一起
- 它們想要互相離開
- 它們甚至可能相互碰撞
- 所以這些會和這些碰撞
- 這些就會和後面的分子碰撞
- 等等等等
- 當這些分子和這些分子相撞
- 這些分子就回到了原來的位置
- 所以實際上 就會有這些
- 讓一些分子壓縮或
- 碰撞相鄰分子的擾動
- 所以如果你們看一下之後的一段時間
- 突然 這些部分可能看起來很平常
- 我把這些清理掉 畫成開始的樣子
- 所以這部分可能看起來很平常
- 但是微粒的壓縮可能
- 到了這裡
- 不光是這裡
- 我們看到 在壓縮之後
- 通常就會有這些壓力小的區域
- 所以如果我要把這些波畫出來 實際上
- 如果薄膜一直震動
- 不斷震動
- 所以它一直前後震動
- 或左右震動
- 就能得到一連串壓縮
- 空氣中就會有一連串壓縮
- 所以這是一個壓縮部分
- 這裡應該有另外一個壓縮部分
- 另一個壓縮
- 然後 兩個壓縮部分之間
- 空氣就像這樣密度更小
- 實際上形成的就是
- 一段聲波在空氣中傳播
- 所以這是聲波
- 這種波
- 擾動和傳播方向是相同的
- 或者擾動沿著
- 聲波的傳播方向
- 波向著這個方向傳播
- 這被叫做縱波
- 所以聲波穿過空氣
- 這是縱波
- 有時候也叫做壓縮波 同樣的
- 壓縮波 因爲它是由壓縮引起的
- 關於繩子的例子
- 這叫做橫波
- 因爲這個擾動 電介質的運動
- 是橫向的
- 或者在與傳播方向
- 垂直的方向上
- 我們在這個方向上向右移動
- 實際上 波向右移動
- 但是實際上電介質是上下移動
- 電介質是上下移動的
- 這就是爲什麽我們叫它橫波
- 這裡 當電介質左右移動時
- 波向右傳播
- 所以它沿著同樣的軸
- 所以這是壓縮和
- 延伸
- 現在 在第一個例子中 我只是做了一個周期
- 我這是向上拉 向下 然後回到原來的位置
- 形成了一個擾動
- 我們可以把這叫做
- 當只做一次
- 你們可以把這看做波的脈衝
- 如果一直做
- 如果一直上 下
- 回來 上 下 回來 一直周期性做這個
- 一遍又一遍
- 那麽就能形成一段波
- 繩子看起來就是這樣的
- 實際上
- 就像這樣
- 這就是第一次
- 移動繩子的左邊
- 形成的擾動
- 所以這是周期的波
- 在下個影片中
- 我們要討論
- 很多周期波的性質
- 波長是多少 頻率是多少
- 周期和速度的關係是什麽
- 和所有的
- 但是在這個影片中 我放著這些不管
- 但是我想讓你們明白
- 這就是每天用到的概念
- 所以這是波 這是聲波 等等
- 但是這是個很抽象的概念
- 當我們說到波
- 我們實際上只是指
- 一個移動的擾動 通常沿著電介質
- 至少我們能看到的 但是不是所有的
- 但是我們指的是擾動
- 這個擾動可以有多種形態
- 如果是繩子
- 這可以是橫向擾動
- 當說到聲波 它可以是
- 氣體分子密度的擾動
- 它們之間有關係
- 所以如果你們想要
- 畫出密度和位置的關係
- 如果我要用數學表示
- 這個縱波
- 我們說 這條線代表了
- 聲波來之前的靜止的空氣
- 這是普通密度
- 如果要把密度畫出來
- 它看起來是這樣的
- 所以在這裡 密度很大
- 在這裡 密度很小
- 在這裡 密度很大
- 如果要畫出來
- 這就很像在影片一開始
- 繩子例子中
- 畫出的橫波
- 這就是爲什麽它們是一類的
- 因爲從數學上
- 即使縱波看起來非常不同
- 或者它的形象化或者概念化起來
- 和橫波非常不同
- 從數學上 它們實際上是同樣的
- 有這些量
- 在這種情況下
- 這是空氣密度隨時間的變化
- 在這種情況下 這是高度 或者位置
- 或者到原來
- 位置的位移
- 這是根據時間變化的量
- 擾動穿過
- 電介質
- 這就是爲什麽我們把這些都叫做波
- 不管怎樣 我要讓你們知道這些
- 在下個影片中
- 我們要多討論一點
- 周期波的性質
初次見面
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