波動與聲音

縱波

沿著一條拉直的彈簧玩具的長度方向推拉它的一端,一個擠緊的區域(一段聚攏的彈簧圈)就會沿著它往前傳,後面跟著一個拉鬆的區域。縱波就是晃動方向與波前進方向在同一條線上的波。最日常的例子就是聲音。同樣的問題又出現了:粒子相對於波怎麼動?在這裡,是沿著波動。

在縱波中,粒子的位移與波前進的方向平行。介質被交替地壓縮成密部(compression,粒子聚攏、壓力升高)與拉伸成疏部(rarefaction,粒子散開、壓力下降),而這些密部與疏部以波速向前推進。它沒有橫向意義下的波峰與波谷,取而代之的是高密度、高壓與低密度、低壓的區域。

空氣中的聲音就是最經典的縱波:你的聲帶或喇叭推擠空氣,把密部送到你的耳朵。縱波能在固體、液體與氣體中傳遞,因為任何物質都會抵抗被壓縮。一個誠實的提醒:有些真實的波是混合的,水面波與地震波同時帶有橫向與縱向的成分,所以純縱波是像「氣體中的聲音」這類情況的一種理想化。

鼓:鼓皮把鄰近的空氣推成一個密部,再縮回形成一個疏部。這個擠緊與拉鬆的圖樣以約 343 m/s 奔向你的耳朵。

在縱波中,粒子沿著波前進的方向來回振盪。

空氣中的聲音是縱波,是壓力波,而不是上下起伏的波。所以把聲音畫成橫向的波浪線,畫的是壓力,而不是空氣真的在橫向移動。

又稱
compression wave疏密波