跳至主要內容

波速和波長

模擬載入中

Open Model Lab 正在為這個概念準備即時實驗台、控制項與圖表區。

總結

你學會了甚麼

建議下一步
打開概念測驗不離開這個概念,先確認核心想法是否已經掌握。
接下來讀甚麼
Sound Waves and Longitudinal MotionApply the same timing story to sound

關鍵重點

  1. Wavelength is spacing on the stage, while frequency and period are timing read at one location.
  2. With wavelength fixed, raising wave speed makes the source and probe cycle faster.
  3. Probe position changes travel delay and phase lag, not the wave launched by the source.

常見迷思

If the crest train moves faster, one point in the medium must always oscillate faster for the same reason.

波速和頻率不是同一個概念。速度是模式在介質中移動的速度,而頻率是一點振蕩的次數。

  1. 波關係式

    波速將介質中波峯間距的空間間隔與每秒新週期的發射速率聯絡起來。

  2. 行進延遲

    離來源更遠的一點反應較晚,因為擾動仍然需要透過介質傳播那段距離。

  3. 位置上的相位滯後

    每多一個波長的距離會在來源和下游一點之間增加一整個週期的滯後。

為什麼會這樣

解釋

Start with the Wavelength guide on the stage and the source and probe graph below it. The guide marks one crest-to-crest spacing in space, while the graph shows how the source point and one downstream probe repeat in time. These are two views of the same wave: the probe is showing the same oscillation later, after the disturbance has had time to travel through the medium.

Now change Wave speed while keeping Wavelength fixed. The crest pattern crosses the ruler faster, the source and probe traces complete each cycle in less time, and the Delay guide shrinks because the same distance is covered more quickly. Instead, keep Wave speed fixed and increase Wavelength. The crests spread farther apart, fewer cycles fit into each meter, and the source frequency falls.

The phase-map graph turns that timing idea into a distance picture. Every extra wavelength of downstream distance adds one full cycle of lag, so a probe one wavelength farther away returns to the same phase, just one period later. Moving the probe does not change the wave being launched. It only changes the delay and phase difference between the source and that location.

That is why v = f lambda is so useful: spacing, timing, and travel must all agree. The same relation later helps explain sound arrival delays, interference, and standing waves. Next, keep the probe fixed and compare a pure Wave speed change with a pure Wavelength change, then move the probe by one full wavelength and check that the phase repeats while the delay increases.

重點

01波速告訴你介質中一個相位點如波峯如何快速移動,而波長則告訴你在空間上重複特徵有多遠。
02頻率和週期描述了一個位置上的時間行為。對於同一行進中的波,f = v / λ 和 T = 1 / f = λ / v。
03移動探針不會改變波本身。它只會改變該點與來源之間的行進延遲和相位滯後。

例題

例題

想逐步查看同一個概念如何被帶出來時,再打開這些例題。

凍結步驟

逐步查看凍結例題

凍結步驟
這些例子從同一個現場舞台讀取當前的波速、波長和探針位置,因此代數與你實際觀看的波峯列保持聯絡。

支持者方案會解鎖已儲存學習工具、精確狀態分享,以及支援這條引導流程的更深入複習面板。

查看方案
例題 1 / 2
凍結數值使用凍結參數

對於當前行進中的波,v = 2.4\,\mathrm{m/s} 且 λ = 1.6\,\mathrm{m},來源必須具有什麼頻率和週期?

波速

2.4 m/s

波長

1.6 m

頻率

1.5 Hz

Period

0.67 s

1. 開始從波的關係

Use , so , and then .

2. 代入實時值

.

3. 轉換為時間週期

That gives , so one full source cycle launches one more wavelength every 0.67 seconds.

當前時間

The wave cycles more slowly here, so each point waits longer for the next full oscillation and the period stays noticeably longer.

快速測驗

正在載入已保存的測驗狀態。

工作台工具與分享連結

先把穩定概念連結和精確狀態分享收起來,等你真的要重新打開或分享工作台時再展開。

試試這個設定

跳到某個命名好的實驗台狀態,或直接複製你目前正在看的狀態。分享連結會重新打開同一組控制、圖表、疊層與比較脈絡。

目前實驗台

基準設定 預設場景

這個實驗台目前顯示的是其中一個概念作者預設場景。

打開預設實驗台

已儲存設定

已儲存設定屬於支持者方案學習工具;穩定的概念連結仍會對所有人保留。

正在確認已儲存設定權限

Open Model Lab 正在判斷這個實驗台可否只儲存在本機、同步到帳戶,或打開只限支持者方案的比較工具。

複製目前設定

精準狀態分享屬於支持者方案功能;穩定的概念與段落連結仍然可用。

穩定連結

進度與下一步

把進度訊號、入門路徑接續和複習提示留在頁面裡,但不要讓它們和主要學習流程搶焦點。

進度

正在載入進度

正在為這個瀏覽器或已同步帳戶載入已儲存的概念進度,稍後才會顯示完成狀態。

入門路徑

第 2 / 9 步

波動入門

波速和波長 在這條路徑中屬於較後面的步驟,所以先由起點開始會較清楚。

上一個步驟:簡諧運動