横波と縦波

波の伝播には、大きく分けて横波と縦波がある。この2つの概念は非常に重要で、特に波動力学に関連する多くの現象を説明するのに有効である。今回は、横波と縦波を比較し、その定義や共通点、そして最後にその違いを説明します。

横波とは？

波や振動では、横波の概念が基礎となる。横波は、波の2つの基本的な形態のうちの1つです。横波を理解するためには、波動力学の基本的な理解が必要である。波動はエネルギーを伝達する手段である。波が空間を移動するとき、そのエネルギーも移動します。このエネルギーによって、経路上の粒子は振動する。つまり、粒子の振動を通じてエネルギーが移動するのです。横波では、粒子は波の進行方向に対して垂直に振動する。ここで重要なのは、粒子は伝搬方向には微動だにしないことである。正弦波の場合、粒子は単純な調和運動で振動する。どんな波でも、粒子の平衡点からの最大変位は波の振幅に等しく、それは波が運ぶエネルギーに比例する。光波をはじめとする電磁波は横波です。通常の光波は、伝播に垂直なあらゆる方向に振動しています。平面偏光は一方向にしか振動しない。

縦波とは？

縦波は、自然界に存在するもう一つの主な波の種類である。縦波も波動力学の原理は同じである。縦波では、粒子の振動は伝搬方向に平行である。これは、粒子が波と一緒に動くという意味ではありません。粒子は固定された平衡点の周りだけで空間的に振動している。振動は運動と平行であるため、圧力差が発生する。縦波は、エネルギーが圧力によって伝達されることから、圧力波と見ることもできる。縦波は横波と異なり、振動方向が1つしかないことに注意しなければならない。平衡点からの最大変位は、波の振幅に等しく、波のエネルギーに比例する。音波は縦波の最たるものである。音波が発生する圧力変化により、耳の内外の圧力差が変化します。これにより鼓膜が振動し、音を感知する神経細胞がそれを感知する。