16.1波的形成与波的描述

我们先来介绍下，波是如何形成的？

通过实验观察，无论是弹簧圈的振动的传播还是绳的上下振动的传播，波的产生都离不开振动，我们把振动的传播称为波动，简称波。

振动之所以可以产生波的传播，根本原因在于在振动时，引起了相邻的质点的相互作用，如我们把绳子看成由一个一个的小段组成，每一个小段可以视为质点，正是由于这些质点之间的相互作用，把振动的形式传播出去了，所以波传播的是振动的形式。

以上是最基础的波的介绍，也阐述了波的产生。

根据波中的质点的振动方向与波的传播方向的关系，我们可以把波分为横波以及纵波。

先说下横波，横波指的是波中质点的振动方向与波的传播方向上不在一条直线上的波，例如绳子振动产生的波，就是横波，绳上的质点上下振动，并不随波迁移，而波的传播方向是往前或者往后，与绳子上的质点振动放向垂直。在横波中，凸起的最高处称为波的波峰，凹下的最低处称为波的波谷。

再说下纵波，纵波指的是波中质点的振动方向与波的传播方向上在一条直线上的波，例如弹簧圈振动产生的波，就是纵波，弹簧圈的质点左右振动，而弹簧圈形成的波也前后传播的，二者方向是在一条直线上的。在纵波中，质点分布最密的位置称为密布，反之，质点分布最疏的位置称为疏部。声波也是纵波。

我们再来介绍下介质的概念。

我们把波赖以传播的物质称为介质，比如声波可以在空气、水中、固体中传播，而空气、水、固体都称为声波传播的介质，正是由于介质中的质点的相互作用，使得振动的形式得以在这些介质中传播。

我们把机械振动在介质中传播形成的波称为机械波。

按照之前的介绍，介质中的质点并不随波迁移，而只是在某一位置附近上下或者左右振动，机械波传播时，介质中的质点也是如此。

那么波传播的是什么呢？我们可以从下面三个方面来理解。

1、波传播的是运动的形式。波在传播时，后面的质点与前面的质点保持一致的运动形式，波的传播是运动形式的传播；

2、波传播的是能量。不管是声波还是电磁波，随着波的传播，就会把能量传播传去，波是携带能量的；

3、波传播的是信息。声波也好，电磁波也好，波传播时可以携带多种信息，比如图像、画面和声音等；

最后我们来介绍下简谐波的描述。

波的图像是多种多样的，但是如果波的图像是正弦曲线的话，我们就把这样的波称为正弦波，也叫做简谐波。

可以证明，正弦波在传播时，其介质中的质点在做简谐运动。

简谐波的波形图与质点的振动图像都是正弦曲线。但是二者是有本质区别的，主要表现在：

其一，波形图的横纵坐标都是位移，波形图的横坐标表示波传播的位移，纵坐标表示波上质点的振动位移。而振动图像的横轴是时间，纵轴是质点振动的位移；

其二，波形图表示在同一时刻，波上各个质点的位移，振动图像表示某一质点在各个时刻的位移；我们可以形象地说，波形图是照相式的，振动图像是录像式的；

对于波来说，我们介绍两个基础的物理概念，波长和波速。

波长：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点之间的距离叫做波长。

对于横波来说，两个相邻的波峰或者两个相邻的波谷之间的距离等于波长；

对于纵波来说，两个相邻的密部或者两个相邻的疏部之间的距离等于波长；

波速：波上的质点完成一个周期性的振动时间内，波传播的距离也等于波长，那么波的传播速度就等于波长除以周期；

波在不同的介质中传播速度是不一样，比如声波在空气中，水中，以及固体中传播速度都是不一样的。

以上就是关于波的形成与波的描述的一些介绍，供大家学习和参考。