波的传播

波的传播是指波行进的任何方式。

通过比较振动方向与行进方向的关系，我们可以区分纵波和横波。

电磁波和引力波（又称“重力波”）可以在真空中传播，也可以在材料介质中传播，但其他大部分类型的波都不能在真空中传播，需要在传输介质中才能存在。

另一个解释波的传播的实用参数是波速，多由介质的某种密度决定。

波速

更多信息：相速度、群速度和信号速度

 

二维建模的地震波传播，利用时域有限差分（FDTD）法检测地雷

波速是一个总体概念，分为若干类型，如波的相位速度以及能量和信息的传播速率。相速度由以下公式给出：

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

其中：

• v_p是相速度（米每秒，m/s）；
• ω是角频率（弧度每秒，rad/s）；
• k是波数（弧度每米，rad/m）

在某一相速率下，相位固定的一个点将以离散频率行进。角频率ω不能独立於波数k来确定，而是二者通过色散关系相互联系：

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

在Ω(k) = ck这一特殊情况下，且c是常数，这样的波被称为非色散波，因为所有的频率以相同的相速率c行进。真空中实际的电磁波都是非色散波。在色散关系满足其他形式的情况下，波也是色散波。色散关系取决於波传播通过的介质和波的类型（例如电磁波、声波或海洋表面波）。对於声波来说，介质的密度越大，波行进的速度就越快，因为粒子的距离更近，这样能量的传输率就更高。

能使小范围频率合成的波包行进的速度称为群速度，由色散关系的梯度决定：

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

在几乎大多数情况下，波主要是能量通过介质的运动，而群速度更常用於描述能量移动穿过介质的速度。

参见

• 吸收 (光学)
• 天线理论
• 衍射
• 惠更斯－菲涅耳原理
• 光子
• 极化
• 反射
• 折射
• 散射

参考文献

• A.E.H. Love. A Treatise on The Mathematical Theory of Elasticity. New York: Dover Publications. 
• 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]. （原始内容于2021-04-11）. 

外部链接

• A matlab toolbox for seismic wave propagation （页面存档备份，存于互联网档案馆） at Katholieke Universiteit Leuven
• How an electromagnetic wave propagates through a vacuum
• Propagation of sound waves （页面存档备份，存于互联网档案馆）