一、机械波

机械振动在介质里的传播，叫做机械波，简称波。产生波的最初的机械振动，称为波源。波源不断地把自己的振动能量传送到周围介质中，让它们依次振动起来。传播波的物质，如空气、水、钢铁等称为介质，没有介质，机械波是不能传播的。例如向平静的水面投一小石子，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波，如图1-9所示。

图1-9 水波

图1-10 绳波

1.横波 固定绳子的一端，用手握住绳子的另一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波，如图1-10所示。这种波是横波。介质质点振动方向与波传播方向垂直的波，称为横波。横波中，凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低点叫波谷。横波传播时，波峰、波谷交替向前传播。

2.纵波 还有一类波是纵波，介质质点振动方向与波传播方向在一条直线上的波，称为纵波。如图1-11所示，把一根长的螺旋弹簧用细线水平悬挂起来，在它的一端连接一个金属球，球固定在钢片上，当金属球沿弹簧方向左右振动时，在弹簧上就有疏密相间的波向右传去。

图1-11 弹簧波

3.波是能量传递的一种方式 在波动过程中，传播出去的只是运动的形式——振动，质点本身并不随着波一起向前传播，它们仍以各自的平衡位置为中心在振动。质点振动时都具有能量，因此，在传播振动的同时，也伴随着能量的传递。这些能量是从波源通过前面的质点依次传出来的。由于能量的传递，波源的能量将逐渐减少，振幅也就越来越小。如果给波源持续地供应能量，那么，能量就会持续地以波的形式向外传递。而且，振动是产生波动的基础，波动是振动在介质中的传播。

二、描述波动的物理量

为了描述振动，我们曾定义了振幅、周期、频率等物理量。但要描述波动，除了要用到描述振动的物理量，还需要定义一些波动特有的物理量，如波长、波速等。

1.振幅 振幅是振动强弱的反映。由于介质质点的振动能量完全依赖波源振动能量的传递，所以波的振幅与波源的振幅有关。

2.周期和频率 波的周期是波向前传播一个完整波形所用的时间，它也是波源完成一次全振动的时间。所以，波的周期、频率完全依赖于波源，即波的周期、频率与波源的周期、频率相同。(www.daowen.com)

波传播过程中，同一时刻介质中各点的相位是不同的，因此才会有波峰、波谷（密部、疏部）相间的波形。介质中一个点的相位，也会随着时间变化而不断变化，所以这个点才会周而复始的振动，一刻跃上波峰，另一刻又落入波谷。

3.波长 在波的传播方向上，一个周期内波在介质内的传播距离，叫做波长。常用字母λ来表示，SI中单位为m。对于横波，波长是相邻的两波峰（或波谷）之间的距离；对于纵波，波长是相邻的两密部中心（或疏部中心）之间的距离。

4.波速 在波动过程中，振动在介质中传播的速度叫做波速，它的大小是由介质本身的性质决定的。所以同一列波在不同的介质中传播，波速也不相同。例如声波在空气中（0℃）的传播速度是331m/s，在水中是1440m/s，在钢铁中则是5000m/s。

三、波速、波长、频率的关系

在均匀介质中，振动是匀速传播的，也就是说，波速是常量。这时，波长等于波速跟周期的乘积，即

即波的速度等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是由机械波中得到的，但它对电磁波也是适用的。

习题1-4

1.振动和波动有什么联系和区别？

2.举几个波动的实例。

3.波传播什么？

4.投石于静水，圆形波纹沿水面向外传播。经48s的时间当第1个波峰到达半径为6m的圆周时，第10个波峰恰在圆心处，求此波的波长、波速、周期和频率。