波の種類

🧠 波は振動の位相とエネルギーが空間を伝わる現象で、媒質そのものが波と同じ距離を移動するわけではない。

波を分類する軸

力学的波mechanical wave 力学的波（mechanical wave）mechanical wave（力学的波） は媒質を必要とし、電磁波electromagnetic wave 電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波） は真空 vacuum 真空（vacuum） vacuum（真空） 中も伝播する。媒質の振動方向と進行方向の関係で横波 transverse wave 横波（transverse wave） transverse wave（横波） と縦波 longitudinal wave 縦波（longitudinal wave） longitudinal wave（縦波） に分類する。

flowchart TD
  A["局所的な振動が発生"]
  B["隣接部へ位相とエネルギーを伝達"]
  C["波として空間を進行"]
  A --> B
  B --> C

波の基本関係

$v$は波の速さ（wave speed）、$f$は周波数、$λ$は波長。境界を越えて$f$が一定なら、速度変化に伴い$λ$が変わる。

横波・縦波・定常波

時間だけの周期運動である振動に空間的な位相差 phase difference 位相差（phase difference） phase difference（位相差） が加わると波になる。光は媒質を必要としない横波 transverse wave 横波（transverse wave） transverse wave（横波） として電磁波electromagnetic wave 電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波） の一例に位置づけられる。

• 横波transverse wave 横波（transverse wave）transverse wave（横波） では振動方向が進行方向に垂直で、偏光polarized light 偏光（polarized light）polarized light（偏光） が可能である。
• 縦波longitudinal wave 縦波（longitudinal wave）longitudinal wave（縦波） では圧縮 compaction 圧縮（compaction） compaction（圧縮） と希薄 rarefaction 希薄（rarefaction） rarefaction（希薄） が進行方向に並ぶ。
• 進行波traveling wave 進行波（traveling wave）traveling wave（進行波） と定常波 standing wave 定常波（standing wave） standing wave（定常波） を区別し、後者には節 node 節（node） node（節） と腹 antinode 腹（antinode） antinode（腹） が生じる。

医学・測定への応用

音波と超音波は主に縦波 longitudinal wave縦波（longitudinal wave） longitudinal wave（縦波）、光とX線は電磁横波 transverse wave 横波（transverse wave） transverse wave（横波） として扱う。弾性波には横・縦成分があり、音響波は細胞の捕捉・集束focusing集束（focusing）focusing（集束）・分離にも利用される。¹²

まとめ

• 波は振動の位相とエネルギーが空間を伝わる現象で、媒質そのものが波と同じ距離を移動するわけではない。
• 横波transverse wave 横波（transverse wave）transverse wave（横波） では振動方向が進行方向に垂直で、偏光polarized light 偏光（polarized light）polarized light（偏光） が可能である。
• 音波と超音波は主に縦波 longitudinal wave縦波（longitudinal wave） longitudinal wave（縦波）、光とX線は電磁横波 transverse wave 横波（transverse wave） transverse wave（横波） として扱う。