波的傳播

波的傳播是指波行進的任何方式。

通過比較振動方向與行進方向的關係，我們可以區分縱波和橫波。

電磁波和引力波（又稱「重力波」）可以在真空中傳播，也可以在材料介質中傳播，但其他大部分類型的波都不能在真空中傳播，需要在傳輸介質中才能存在。

另一個解釋波的傳播的實用參數是波速，多由介質的某種密度決定。

波速

更多資訊：相速度、群速度和信號速度

二維建模的地震波傳播，利用時域有限差分（FDTD）法檢測地雷

波速是一個總體概念，分為若干類型，如波的相位速度以及能量和信息的傳播速率。相速度由以下公式給出：

${\displaystyle v_{p}={\frac {\omega }{k}},}$

其中：

• v_p是相速度（米每秒，m/s）；
• ω是角頻率（弧度每秒，rad/s）；
• k是波數（弧度每米，rad/m）

在某一相速率下，相位固定的一個點將以離散頻率行進。角頻率ω不能獨立於波數k來確定，而是二者通過色散關係相互聯繫：

${\displaystyle \omega =\Omega (k).\,}$

在Ω(k) = ck這一特殊情況下，且c是常數，這樣的波被稱為非色散波，因為所有的頻率以相同的相速率c行進。真空中實際的電磁波都是非色散波。在色散關係滿足其他形式的情況下，波也是色散波。色散關係取決於波傳播通過的介質和波的類型（例如電磁波、聲波或海洋表面波）。對於聲波來說，介質的密度越大，波行進的速度就越快，因為粒子的距離更近，這樣能量的傳輸率就更高。

能使小範圍頻率合成的波包行進的速度稱為群速度，由色散關係的梯度決定：

${\displaystyle v_{g}={\frac {\partial \omega }{\partial k}}}$

在幾乎大多數情況下，波主要是能量通過介質的運動，而群速度更常用於描述能量移動穿過介質的速度。

參見

• 吸收 (光學)
• 天線理論
• 衍射
• 惠更斯－菲涅耳原理
• 光子
• 極化
• 反射
• 折射
• 散射

參考文獻

• A.E.H. Love. A Treatise on The Mathematical Theory of Elasticity. New York: Dover Publications. 1977.
• D. Singh, S.K. Tomar. Wave propagation in micropolar mixture of porous media. International Journal of Engineering Science. 2006, 44 (18-19): 1304–1323. doi:10.1016/j.ijengsci.2006.07.006.
• E.W. Weisstein. Wave velocity. ScienceWorld. [2009-05-30]. （原始內容存檔於2021-04-11）.

外部連結

• A matlab toolbox for seismic wave propagation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Katholieke Universiteit Leuven
• Animation How an electromagnetic wave propagates through a vacuum
• Propagation of sound waves （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）