二次元波動

この記事では、物理学における二次元波とは何なのか、またその特徴は何なのかについて説明します。同様に、2 次元の波の方程式が示され、最終的にはさまざまな種類の波が何であるかがわかります。

二次元波とは何ですか?

二次元波 は、表面波とも呼ばれ、二次元で伝播する波です。言い換えれば、二次元の波は表面全体に伝播します。

たとえば、水たまりに石を投げることによって発生する波は 2 次元の波です。水面を伝わる波は二次元的に進むので二次元の波です。

つまり、2 次元の波は平面内を伝播するため、平面波とも呼ばれます。

二次元波の特徴

2 次元の波には次の特徴があります。

• 振幅 (A) : 最大伸びとその平均値の間で 2 次元波が伝播する平面に垂直な距離です。
• 周期 (T) : これは、波が完全に振動するのに必要な時間です。
• 周波数 (f) : 波が単位時間当たりに起こす振動または振動の数です。
• 角周波数または脈動 (ω) : これは、波が振動する速度です。
• 伝播速度 (v) : 波が伝播する速度です。

二次元波の方程式

2 次元の波は平面内を伝播しますが、伝播する平面に対して垂直な方向に振動します。したがって、二次元の波の方程式を使用すると、座標と瞬間からその振動の伸びを計算することができます。

2 次元の波の方程式は、z(x,y,t) = A sin(k ₁ x + k ₂ y – ω t + φ ₀ ) です。

金：

• 

  は 2 次元の波の伸びです。

• 

  は、それぞれ、波の原点から調査点までの OX 軸と OY 軸上の距離です。

• 

  は二次元波の振幅です。

• 

  は波数ベクトルの X 座標と Y 座標です。

• 

  は角周波数または脈動です。

• 

  という瞬間です。

• 

  は波の初期位相です。

他の種類の波

物理学では、一次元の波の他に、伝播する次元に応じて他の 2 種類の波が存在します。

• 一次元波: 単一次元、つまり単一方向に伝播する波のタイプ。
• 3次元波: 3次元に伝播する、つまり全方向に広がる波の一種。