正弦波と方形波の比較

波動は物理学で議論される非常に重要な現象である。正弦波と矩形波は、さまざまな分野で重要な役割を担っている波です。正弦波は、電磁気学、ゆらぎや振動、信号変調など、さまざまな分野で重要な応用がなされています。矩形波は、コンピュータなどのデジタル機器、データ表現、データ通信など、さまざまな分野で重要な役割を担っています。今回は、正弦波と方形波とは何か、その発生方法、正弦波と方形波の定義、その類似性、最後に正弦波と方形波の違いについて説明します。

正弦波

正弦波の概念を理解するためには、まず機械的な波の概念を理解する必要があります。機械波は、媒質中のあらゆる乱流によって発生する。機械的な波の簡単な例としては、音、地震、海の波などがあります。

波動はエネルギーの伝搬方法の一つである。乱流で発生したエネルギーは、波によって伝搬される。正弦波は、y=asin(ωt-kx)の式に従って振動する波である。つまり、ある時刻に波の影響を受けた粒子のスナップショットは、「正弦波」関数の挙動を示すことになる。

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、粒子は途中で振動する。また、別の解釈として、粒子の振動によってエネルギーが伝搬しているとも考えられます。順波には2種類あります。すなわち、縦波と横波である。

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。粒子は空間の固定された平衡点付近でのみ振動している。横波では、粒子の振動は伝搬方向に対して垂直である。音波は縦波のみで構成され、弦上の波は横波である。波動は横波と縦波の組み合わせである。

ファン・ボー

矩形波は、コンピュータなどのデジタル機器において非常に重要なものです。矩形波は論理関数と見なすことができる。矩形波は2つの状態しか持たないので、理想的なデジタル関数である。しかし、矩形波を直接発生させることは非常に難しく、不可能です。正弦波が何本も重なって矩形波になっています。これはフーリエ変換と呼ばれるものです。しかし、**正弦波を必要としないため、完全な矩形波を作ることはできません。