**振幅(amplitude)是波偏离平衡位置的最大距离。**在位移图上,它是从中线向上量到波峰,或向下量到波谷,绝不是从波峰量到波谷。
这一课属于波的行为。它与连接波长、频率与波速紧密相关,因为同一张图可以同时给出振幅和波长。
振幅告诉我们什么?
平衡位置(equilibrium position)是没有波时介质所在的位置。波使介质在这条线的上下两侧位移。
最大的位移就是振幅。它反映波携带的能量:在频率相同时,振幅越大,声音越响或光越亮。
振幅不会改变频率、波长,在同一介质中也不会改变波速。这些由波源和介质决定。
怎样从图上读取?
- **找出平衡线。**在位移图上,它通常是水平轴。如果图不是从零开始,就用波峰与波谷正中间的那条线。
- 读取一个波峰和一个波谷在纵轴上的数值。
- 从平衡线开始量,不要在波峰与波谷之间量。
- **用减半来核对:**波峰到波谷距离的一半,应得到同样的振幅。
- 写上单位,即纵轴上的单位,例如 mm 或 cm。
例题
自编示例数据:一张图显示涟漪的水位随距离的变化。
纵轴表示水面距水槽底部的高度。波峰达到 12.0 cm,波谷降到 8.0 cm。求振幅。
**第 1 步,找平衡线:**12.0 与 8.0 的中点是 (12.0 + 8.0) ÷ 2 = 10.0 cm。
**第 2 步,从平衡线量起:**波峰 12.0 − 10.0 = 2.0 cm。波谷 10.0 − 8.0 = 2.0 cm。
**第 3 步,检查:**波峰到波谷是 4.0 cm,它的一半是 2.0 cm。
振幅是 2.0 cm。如果直接读 12.0 cm 就错了,因为坐标轴并不是从平衡线开始的。
要留意的错误
两种经典错误是:读成波峰到波谷,或从刻度底部读波峰的高度。
**错误答案:**振幅 = 4.0 cm(波峰到波谷)
学生量的是整个波的高度。振幅只是它的一半,即 2.0 cm。
纠正的方法是在读任何数字之前先问”从哪里量起?“。如果答案不是”从平衡位置”,就移动尺子或视线,直到是为止。界限与修约讲解器可以让你看到,像 12.0 cm 这样的读数会因刻度精度而有多大的变动。
自我检测
1. 位移图中波峰在 +2.5 cm,波谷在 −2.5 cm。写出振幅。
查看答案
平衡线在 0。振幅是 2.5 cm。
2. 图上波峰到波谷的距离为 9.0 cm。振幅是多少?
查看答案
振幅是波峰到波谷的一半:9.0 ÷ 2 = 4.5 cm。
3. 扬声器播放同一个音,然后把音量调大。哪个量改变,哪些保持不变?
查看答案
振幅增大。频率(音调)、波长和声速保持不变。
接下来学什么
振幅只是波的一个特征。接下来,在用波前解释反射与折射中看看波遇到边界时波前会发生什么。
学生明明知道定义,却仍可能在刻度特殊的图上丢分。我们的线上一对一物理辅导让老师看到你怎样读图,并当场纠正这个习惯。