遥远的海面上,一阵风吹过了平静的海面,引起一阵涟漪。若风继续吹下去,涟漪就会逐渐变成一个巨浪,并且传播到很远的地方。在海岸附近,冲浪者们正在热切地期盼着。
他们为赶上一个巨浪而快速地游向深水。当冲浪者踏上浪尖冲向岸边时,他们尽情享受着大自然的力量。
波是什么?它们为什么可以传播得这么远?为什么某些波比其他波更强大?在这一节中,你将探究波是如何产生又是如何运动的。
海浪能将海滩冲刷出不同的形状,由此可知,波浪携带着巨大的能量。波是把能量从一个地方传播到另一个地方的扰动。科学上,能量被定义为做功的能力。如果一个波扰动了水面,它可以同时扰动水面上的物体。为了理解波,你可以想像一艘在海洋上航行的船。有时,波所携带的能量大到足以举起一艘大船。
由波引起的扰动是暂时的,波通过以后,水面又会恢复平静。
许多波都需要通过其他的载体才能得以传播。水波沿着水面传播,声波通过空气传播,你甚至可以制造一个沿着绳子传播的波。传播波的物质称为介质。气体(比如空气)、液体(比如水)和固体(比如绳子),都可以作为介质。需要通过介质才能传播的波称为机械波。
尽管波通过介质传播,但波并没有携带介质本身与它一起传播。
海滩边出现的冲浪行为则略有不同。当波浪撞击海滩时,水是随波一起移动的。由于临近海滩的水较浅,当波浪撞击海岸时,波的底部沿着洋底运动,波的顶部继续向前运动,最终波被推倒,破碎成白色的泡沫。
并不是所有的波都需要介质携带才能前进。比如太阳光就能在真空中传播。光是电磁波的一种。
你可以通过把手浸入水中来产生波。当一个能量源引起一种介质振动时,波就产生了。振动是一种前后或上下的反复运动。这个运动是波的源泉。
一个运动的物体具有能量,这个运动的物体可以将能量,向附近的某种介质传递而产生波。比如当一艘摩托艇的推进器运转时,平静的水面便受到扰动而产生波。这就是说,推进器把能量传递给了水,水获得的能量通过波的形式来传播。