波の振幅は減少しますか:いつ、なぜ、どのようにそして詳細な事実

「波の振幅は変化しますか?」という質問に対する答えが得られました。 前の投稿で。 したがって、この投稿では、「波の振幅は減少しますか?」というトピックを見ていきます。 いつ、なぜ、そしてどのように?」 それでは始めましょう。

波の振幅は、波のエネルギーを決定できるため、その最も重要な特性のXNUMXつです。 その結果、エネルギーまたは電力(単位時間あたりに波によって供給されるエネルギーの量)が時間の経過とともに低下するにつれて、波の振幅は減少します。

質問の深さに入る前に、波の振幅は減少しますか、どのように、いつ、そしてなぜですか? まず、波とその振幅の基本的な理解から始めましょう。

⇢波の重要性:

物理学では、波という用語は基本的ですが広い意味を持っています。 

これは、振動、より正確には、エネルギーを運ぶ時空を横切って移動する外乱と考えることができます。 結果として、 波動 は、外乱を引き起こすことによって、あるポイントから別のポイントにエネルギーを伝達する運動として定義されます。 

ソース: Wikipedia

外乱の動きは、その媒体内の粒子の変位を引き起こしません。 その結果、波はエネルギーを伝達しますが、物質移動とは関係ありません。 波はXNUMXつのカテゴリに分類され、以下にリストされています。

  1. 縦波: 音波はこのカテゴリに分類されます。
  2. 横波: 電磁波(光波)はこのカテゴリに分類されます。

さて、波の振幅は私たちが精通しているべきもう一つの用語です。

⇢波の振幅の重要性:

媒体の静止点からの外乱による粒子の最大変位は、波の振幅として定義されます。 パーティクルの最大変位はメートル単位で測定されます。 波の振幅は波長の半分です。

画像クレジット:Geoff Ruth、 クレストトラフの波長振幅, CC BY-SA 3.0

音波の場合、振幅はラウドネスだけです。 振幅は明るさを定義しますまたは 光の波に関しては、同じ波長の他の光の波と比較して光の。 

さて、私たちの記事の焦点は次のとおりです。波の振幅は減少しますか? それでは、その方向に動きましょう。

波の振幅は減少しますか?

✓波の振幅は間違いなく重要ですが、それでも一貫した特性ではありません。 波の振幅は、エネルギー、距離、時間、速度などの環境要素に応じて変化する可能性があります。

これらの要因によると、振幅との比例関係(直接比例、反比例など)により、振幅が変化します。 たとえば、振幅の低下は、エネルギーの損失と距離の増加によって引き起こされます。

波の振幅は減少しますか

したがって、音波の振幅が他の音波よりも大きい場合はラウドネスが高くなり、振幅が小さい音波のラウドネスは低くなります。 光波に関しては、振幅が大きいほどラウドネスが高いことを意味するのではなく、強度が高いことを意味しますが、振幅が小さい項は強度が低いことを意味します。

なぜ波の振幅が減少するのですか?

✓周波数と振幅はどちらも、エネルギーに関連する波の質です。

波の周波数は波のエネルギーに正比例し、波の振幅のXNUMX乗も比例します。 周波数は波の正体であるため、エネルギーの変化に伴って変化すると、波は同じままにはなりません。 その結果、エネルギーが低下すると、波の振幅が減少します。

波の振幅はいつ減少しますか?

✓波が媒体を通過するときはいつでも、それは損失を経験します。 波が媒体を通過すると、媒体内に広がります。 

さらに、その伝播中に、波の一部が媒体によって吸収されます。 波はエネルギーを運ぶので、波の広がりと吸収はエネルギーの広がりと吸収を示します。 したがって、波が経験するエネルギーの損失は、波の振幅の減少に具体化されます。

波の振幅は時間とともに減少しますか?

∙理想的な条件を想定すれば、波の振幅は時間とともに変化しないはずです。

しかし、私たちは現実の世界に住んでおり、環境要因によって波は時間の経過とともにエネルギーを失います。 これにより、波の振幅が低下します。

なぜ波の振幅は時間とともに減少するのですか?

✓実世界には摩擦のないシステムはありません。

摩擦システムの摩擦を克服するために、波は伝播するためにそれ自身のエネルギーを失います。 その結果、時間が経つにつれて、波が広がり、摩擦を克服しようとするときにエネルギーが失われ、振幅が低下します。

単振動を考えると、単振動の振幅は時間の経過とともに指数関数的に低下します。これは減衰と呼ばれます。 下のグラフは、単純な調和波における時間の関数としての減衰を示しています。

画像クレジット:匿名、 減衰正弦波, CC BY-SA 3.0

振幅は距離とともに減少しますか?

✧距離は、波の振幅に影響を与えるもうXNUMXつの重要な側面です。

時間の経過とともに距離が長くなり、波の伝播によるエネルギー損失が発生します。 したがって、波がソースから遠くなるにつれて、距離が増加し、振幅が増加します。 そのため、光源の近くでは光の明るさが高く、遠くに行くと明るさが弱くなることがあります。

なぜ振幅は距離とともに減少するのですか?

✓波が媒体を通過するとき、それがさらに移動するにつれてエネルギーを失います。

波は、波とその波源との間の距離が大きくなるにつれて、ますます大きな領域に広がります。 波は広がるにつれて媒体内のエネルギーを失い、その結果、波の振幅は減少します。

振幅低減に関するよくある質問(FAQ):

Q:回折後に波の振幅が減少するのはなぜですか?

回答: 回折は、下の図に示すように、波が障害物に遭遇したり、小さな開口部を通過したりするときに使用される物理現象です。

波が回折を受けると、波はより広い領域に広がります。 波のエネルギーは、その面積が大きくなるにつれて減少するため、振幅も小さくなります。

Q:空を見上げると、なぜ太陽はそれよりも大きい他の星よりも明るく見えるのですか?

回答: エネルギーが光の波の形で星と太陽から来るとき、彼らは彼らの邪魔になる媒体を克服しなければなりません。 伝播を続けるために、星は媒体でエネルギーを失います。 

星が太陽よりも大きい場合、それは太陽よりも高いエネルギーを持っています。 しかし、地球からの太陽の距離は他のどの大きな星よりも小さいので、エネルギー損失も少なくなります。 したがって、光の波の振幅または太陽の明るさは、それよりも大きい星よりも高くなります。

私たちはあなたの質問に受け入れられる回答を提供することができたことを願っています。 波の振幅は減少しますか? なぜ波の振幅が減少するのですか? 波の振幅はいつ減少しますか? なぜ波の振幅は時間とともに減少するのですか? なぜ振幅は距離とともに減少するのですか? 科学関連の記事をもっと読むには、当社のWebサイトにアクセスしてください。

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