物理好图 平面水波的波速容易受波長和水深影響

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:t8Ccb_DhjywJ:resources.edb.gov.hk/physics/articleIE/surfacewaves/SurfaceWaves_c.htm+%22%E5%B9%B3%E9%9D%A2%E6%B3%A2%E4%B8%8D%E5%8F%98%E6%B3%A2%E9%80%9F%22&cd=1&hl=zh-CN&ct=clnk

平面,有规律，类似地球绕太阳转，平面方程，一体,三角函数;

"平面波不变波速"

香港科技大學土木公程系
S.K.H.曾肇添中學
劉慧妍
香港城市大學
張浩輝





你可曾划艇或乘船? 你認為船隻在水面上咝袝r所留下的尾流是怎樣的呢？以下圖形（圖一及圖二）展示出尾流形狀的兩種可能性：


(圖一︰小艇在水面上可能留下的尾流。) (圖二︰小艇在水面上可能留下的另一種尾流。)

圖一展示了小艇在水面上產生的長線形水波尾流。 圖二展示了由許多成某一角度的短線所形成的尾流。 你可能猜中圖二才是一個較正確的尾流顯示圖。請看本文末的照片（圖五）。 作為一個理科學生，我們常希望尋找對自然現象簡易的理解。其實此現象是跟表面水波其中一種重要的特性有著密切的關係，本文將會為你簡單地介紹表面水波，或簡稱水波。




波是一種可以在空間裏傳送的擾動，在中學教科書中常見的例子有聲波和光波。聲波是空氣中一種壓力的擾動，而光波則是空間裏電和磁的擾動。你可曾感到奇怪，為何在中學課程中並沒有詳細討論水波？在日常生活中，我們都能經常看到水波。 而水波背後的物理理論亦相當簡單（水波是由重力驅動的），但是跟水波有關的現象則比較複雜，例如要解釋為甚麼會有破浪這現象便很不容易。




當描述波的特性時，我們常會採用一種既簡單又特別的波來作出說明，它便是平面行波，或簡稱平面波。 圖三展示了水平面波的外觀．若你想看波的邉樱?惚沩氃趫D上連續按鍵兩次。 當觀察波的邉訒r，我們會很清晰地明白為何這叫行波。當我們了解平面波的特性，便能明白更複雜的波。 因此，了解平面波的特性是不可或缺的重要一步。



( 圖三：平面水波的外觀。若要看波的邉樱?惚沩氃趫D上按開始按鈕。)


(圖四：一個平面水波的波峰、波谷及波長。)


讓我們先借助圖四對一些用來描述平面波的專門術語下定義吧！ 水波的最高點是波峰，最低點是波谷。 由這裏起， 我們必須留意一點，所有平面行波皆以它們的波幅、波長、頻率、週期以及波速來描述的。 對於這種水波，波幅是波峰到波谷的高度差；波長是兩個連續波峰之間的距離。 量度波長時，我們須把平面波的邉庸潭ㄏ聛