▷ 谐波

本文解释了物理学中的谐波是什么以及它们的特性是什么。您还将找到谐波的示例以及谐波的方程是什么。此外，您将能够看到谐波和其他物理概念之间的关系。

什么是谐波？

谐波是连续、周期性振荡的波，也就是说，谐波的图形在每个固定的时间间隔重复出现。因此，谐波由正弦或余弦函数定义。

例如，弦振动产生的波是谐波，因为弦周期性地垂直振动。另外，所产生的谐波可以用正弦函数来描述。

谐波具有以下特征或部分：

$f=\cfrac{1}{T}$

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

一旦我们了解了谐波的定义及其特征，我们将看到此类波的几个示例来完成对概念的理解。

谐波的例子：

谐波方程为 y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ )。该公式用于计算谐波上某一点在特定位置、特定时间的伸长率。

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

金子：

注意：请记住，谐波方程有多种表达方式，因此也可以用余弦函数来表达。然而，最常用的表达式是本文中解释的函数。

谐波的相位（或相角）是波上一点的振动状态。简而言之，谐波的相位表示特定点在波周期中的位置。

波的相位以弧度 (rad) 或度 (°) 表示。因此，两个等效点之间的相位差为 2π rad 或 360°。

此外，波的初始相位决定了波的初始振动状态处于什么情况。因此，根据初始相位的值，波的初始伸长的值将是其中之一。例如，如果我们使用正弦函数定义谐波并且初始相位为零，这意味着波的伸长率在开始时将为 y=0。

谐波的相位还用于比较两个不同谐波的振动状态。因此，您必须了解与谐波相位相关的两个概念：

当两个谐波具有相同的振动状态时，即它们的相移为 0°（或 0 rad）时，它们同相。此时，两个波浪的等效点同时出现，例如波浪的波峰和波谷同时出现。
当两个谐波的振动状态相反时，它们是反相的，因此它们的相位相差 180°（或 π rad）。例如，如果两个谐波反相，则一个波的波峰将在另一个波的波谷出现时出现。

最后，我们将了解谐波和驻波之间的区别，因为它们是物理学中经常混淆的两种波。

驻波是一种振荡扰动，其峰值垂直振荡但不纵向前进。另外，驻波是两个具有相同特性但传播方向相反的波相互干涉的结果，即两个相似但传播方向相反的谐波重叠时产生驻波。

因此，谐波和驻波之间的主要区别在于谐波沿纵向传播，而驻波垂直振荡但不沿纵向前进。另外，驻波是由两个谐波叠加形成的。

➤请参阅：什么是驻波？