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读取振幅,不要加倍

波形图看起来很简单,直到你要决定高度该从坐标轴读,还是从波峰量到波谷。

本页内容
  1. 振幅告诉我们什么?
  2. 怎样从图上读取?
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

**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?

  1. **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。
  2. 读取一个波峰和一个波谷在纵轴上的数值。
  3. 从平衡线开始量,不要在波峰与波谷之间量。
  4. **用减半来核对:**波峰到波谷距离的一半,应得到同样的振幅。
  5. 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。

常见问题

振幅是从波峰量到波谷吗?

不是。振幅是偏离静止(平衡)位置的最大位移,所以从中线量到波峰或波谷。波峰到波谷是振幅的两倍。先找出平衡位置,再向上或向下量。

振幅越大,波传得越快吗?

不会。在同一介质中,波速由介质决定,与波的大小无关。振幅越大,波携带的能量越多,声音更响或光更亮,但波速和频率保持不变。

如果图上的平衡线不在零怎么办?

找到波的正中间,也就是波峰与波谷的中点。即使刻度在那里不是从零开始,它仍是平衡位置。振幅是这条线到波峰的距离,等于波峰到波谷距离的一半。

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