なぜ、光は横波か -音は縦波（疎密波）です。地震は最初に縦波がきてそ- 物理学

No.5

回答者： ojisan7
回答日時：2009/06/12 00:29

こんばんは。

縦波とか横波というのは、本来、弾性論で使われる用語です。実体波の変位ベクトルの回転がゼロの波動を縦波といい、変位ベクトルの発散がゼロの波動を横波といいます。
真空中を伝播する電磁波の場合は、電場ベクトルの発散がゼロですから、弾性論の用語を借用して、横波と言います。
縦波・横波という用語は、更に他の方面に使われる場合もありますが、それはあくまでも、変位ベクトル等の極性ベクトルや、極性ベクトルを拡張したテンソルでなければなりません。角運動量、スピン、ヘリシティー等の軸性のベクトルにまでこの用語を適用することは出来ません。

深い海の波は線形近似をしたとき（深水重力波近似といいます）、水の粒子が円（楕円）運動をしています。ですから、縦波でも横波でもありません。うねりが伝わっていく様子を見ると、横波のような気がしますが、海面を真上から観察し、海面上の水粒子の動きを見れば粗密波が伝播するように見えるはずです。これは縦波の性質ですよね。

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丁寧な回答を寄せていただきましてありがとうございました。光はどうして横波なのか。前から疑問に思っていました。波は勉強してもなかなか分りません。難しいと思います。この回答を読み参考にさせていただきます。さらに勉強します。ありがとうございました。お礼申しあげます。

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お礼日時：2009/06/13 16:05

No.4

回答者： gungnir7
回答日時：2009/06/11 23:44

どうもすみませんでした。

確かに縦と横の定義は反対でした。
どこかで逆にして思いこんでいたようです　ｍ(_ _)ｍ

#2は縦波と横波を反対にして読んで下さい。
イメージに関してはそのままです。

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お礼日時：2009/06/13 16:05

No.3

回答者： rnakamra
回答日時：2009/06/11 23:05

縦波とは媒質の振動方向が波の進行方向と平行な波を意味し、横波とは振動方向が進行方向と垂直な波と意味します。

ですから、疎密波である音波は振動方向が波の進行方向と平行ですので縦波、光は振動している電界と磁界が進行方向と垂直方向に変動していますので横波になります。

海の波にはいろいろな種類があります。
表面波の振動方向は非常に複雑で高さ方向(波の進行方向と垂直方向)と水平方向(波の進行方向)の両方の変位が合わさっています。なかなか単純には理解できない波です。

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お礼日時：2009/06/13 16:06

No.2

回答者： gungnir7
回答日時：2009/06/11 21:29

物理現象を机上の言葉や式でなく、しっかりとイメージで捉えていますか？

音は縦方向に振動していませんよ。横波です。

粗密波は進行方向と同じ方向（つまり横です）に振動して伝わっていきます。
音の実体は空気の分子で、それが押し出されているわけです。

電気や光はしっかりした実体があります。
それ自身が縦方向に振動しながら横へ進んでいきます。

電磁波の推進力は電界が磁界を生み、今度は磁界が電界を生むという依存関係が
永久的に続くことによって得られます。これらは互いに垂直になります。
このとき振動方向と進行方向は垂直になっています。

最後に海の波ですが、まず水面に石を投げ込んだ場面を考えます。
すると投げ込まれた地点の水はどう動きますか？
円形に横の方向に広がっていきます。
つまり、水分子が横へ動くことによって波が形成されています。

水分子そのものが横へ動いているのですから、これは横波です。