横波と縦波

よこなみとたてなみ

【横波と縦波(よこなみとたてなみ)】

定義

波の進む方向と、媒質(ばいしつ:振動しているもの)の振動の向きの関係によって分類したもの。

横波は、媒質の振動方向が波の進行方向に対して垂直である波である。
縦波は、媒質の振動方向が波の進行方向と同じ向き(平行)である波である。

イメージ

横波は、上下に揺れる動きが横に伝わっていく波である。
ロープの一端を上下に振ると、波は横に進むが、ロープの各部分は上下に動く。このとき、振動方向と進行方向は直角になっている。

図1. 横波の進行イメージ

縦波は、押したり引いたりする動きがそのまま前に伝わる波である。
ばねを前後に押し引きすると、縮んだ部分(密)と広がった部分(疎)が前に進んでいく。このとき、振動方向と進行方向は同じ向きである。

図2. 縦波の進行イメージ

また、空気中を伝わる音も縦波であり、空気の密度が高い部分(密)と低い部分(疎)が進むことで波として伝わる。

数式

波の基本的な速さの関係は、横波・縦波のどちらにも共通である。

\[v = fλ\]

\(v\):波の速さ(m/s)
\(f\):振動数(Hz)
\(λ\):波長(m)

縦波では、密と密の間、または疎と疎の間の距離が波長λとなる。

ポイント

  • 横波は「振動方向 ⟂ 進行方向」、縦波は「振動方向 ∥ 進行方向」
  • 縦波では「密」と「疎」が重要で、音波はその代表例である
  • 波の速さの式 \(v = fλ\) は両方に共通して使える
分野: