高校物理基礎

縦波と横波とは

この記事で学べる内容

縦波と横波とは

縦波の横波表示の方法

波は「縦波」と「横波」の2つ分けることができます。
音波は縦波であり,光は横波です。

今回は,縦波と横波とはなにか,その違いについてわかりやすく簡単に解説します。

縦波と横波の違い

縦波

波の進む方向が振動方向に対して平行な波。
疎密波ともいう。

横波

波の進む方向が振動方向に対して垂直な波。

縦波とは,波の進む方向が振動方向に対して平行な波,
横波とは,波の進む方向が振動方向に対して垂直な波のことです。

平行・垂直というのは,要は同じ向きかどうかを見ます。

縦波

振動方向に対して平行,をわかりやすく言うと,「動いている方向と振動している方向が同じ」という意味になります。

縦に揺れているから縦波というわけではなく,進行方向と同じ向きに揺れているから縦波なことには注意が必要ですね。

縦に揺れているから縦波,ではない。

地震のP波や音波が代表的な例です。

疎密波

また,縦波は密の部分と疎の部分ができるため,疎密波とも呼ばれています。

横波

一方,今までの説明でつかってきたような,「波は右に進んでいるが,上下に振動している」のような,進む方向と揺れている方向が垂直な波のことを横波と言います。

光や地震のS波などは横波になります。

図にしたときは上下に揺れていることが多いですが,上下だからといって縦波ではないので勘違いしないようにしましょう。

縦波の横波表示の方法

横波を描くことは簡単なのですが,縦波を図にするのはとても難しいです。
そこで,縦波を横波のように描いてしまおうとする考えが「縦波の横波表示」です。

縦波では,媒質の各点が密の点に近づくように移動しています。
ここで,縦波の各点の右向きの変化を上向きに,左向きの変化を下向きにして,横波のように表してみます。

縦波の横波表示とは

上図のように,媒質の各点が右や左に動いているのを,上と下に変えることで見やすくしています。

一番よく聞かれるのは,縦波の横波表示をした場合の密と疎の位置についてなのですが,

疎密波とミソ

カタカナの「ミ」と「ソ」の形になっている部分が「密」と「疎」になると覚えると,非常に簡単い問題を解くことができるのでオススメです。

「ミ」と「ソ」の形になっている部分が「密」と「疎」になると覚えよう

例題

図は,x軸の正の向きに進む縦波を横波のように表したグラフである。当てはまるものをA~Fの記号を用いてすべて答えなさい。
(1) 密な点
(2) 疎な点
(3) 速度が0の点
(4) 速度がx軸の正の向きに最大の点

縦波例題
解答

密な点と疎な点は,「ミ」「ソ」の部分となります。

速度が0の点は,横波と同様に,一番大きく振動している点です。

また,縦波の横波表示は「右向きを上向きに変えている」ので,x軸正の向きとは,グラフでいうとy軸正の向きという意味になります。従って,これから上向きに動く点を答えましょう。

(1)D

(2)B, F

(3)A, C, E

(4)D

まとめ

波は,「縦波」と「横波」の2種類に分けることができます。
最低限でも,音波は縦波,光は横波ということは覚えておきましょう。

縦波は図にすると分かりにくいので,横波っぽく描くことが多いです。

そのとき,密な点は「ミ」,疎な点は「ソ」の形になっている部分であると覚えておくと良いでしょう。

 

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