音や光に波形が生まれるのはなぜか

質問

海の波が生まれるのは、月の引力によって、引っ張られ、押し出されるようにしたのち、水面が縮んだり伸びたりしますが、地球の引力によって元に戻ろうとして、波が動いていくのだと思いますが(違うのでしょうか)

それならば音や光が波を生じているのは何故なんでしょうか。上にいったら下に戻ってきますし、下にいったら上の方に戻ってきて、波長をつくるのですが、何故なのかよくわかりません。下に落ちたら下に落ちたでそのまま直進したり拡散して消えておしまいな気がしますが、上にいったら下にもどってきて、波形が生じていますが、なぜなのでしょうか。

回答No.5

ht1914 · ベストアンサー

＃３です。

＃４の方も＃１の方と同じように縦波・横波を取り違えているようです。

＞水面の波は「縦波」と言って、おっしゃるように「上がったものが下がる」事によって発生する波です。そして波にはもう一つ種類があります。
横波です。
これはどういう波かというと、分かり易いのが「音波」です。

水面の波は上下に振動しているから縦波とされているようですが違います。重力の方向は縦波・横波とは関係ありません。

音波は横波ではありません。

液体、気体は縦波しか伝わりません。固体は縦波、横波の両方が伝わります。地球内部の外核が液体であるというのは地震波の横波が伝わらない事から判断されたことです。地震波には縦波、横波、表面波の３つがあります。水の場合は表面での表面波、内部を伝わる縦波の２つです。水の表面波が誤解を生む原因のようですね。

＃３に書きましたことをもう一度お読み下さい。
これは高校レベルのことですからあちこちに解説もあると思います。

お礼

回答は上記の方のコメントにて、
変えさせていただきます。

回答No.6

kigurumi

一部のみ。

>海の波が生まれるのは、

波の起る原因は主に風だったと思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E9%9D%A2%E6%B3%A2

潮の満ち引きは月の引力も関係しています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BD%AE%E6%B1%90

光は現在は粒子と波　両方の性質を持っていると考えられており、光量子と呼ばれているようです。

電波も波の性質を持っていると思います。
周波数といってそれぞれに幅があり、それを受信機が人間が聞こえる音（振動？）に変化させているんじゃないかと。

どうして電波は波の性質を持っているのか。
これは私にはわかりません。
電波は周波数を持っているから、、、、じゃ　ダメですよね。

お礼

みなさんありがとうございます。

　高校時代は物理を選択したので、モーターを回転させて生まれた電流が交流で、揺れているのは何となく分かったのです。
　でも、直流の乾電池で照らされた豆電球の光も、ムラを発して光そのものが波うっている(横波というのでしょうか)のが不思議だと思いました。現象として波として観測できるから、"波"になっているということなのでしょうか。

　小さい箱に穴を開けて、スペクトル解析の実験をした思い出がありますが、光の粒子にムラがあるからということなのでしょうか。

回答No.4

Scull

水面の波は「縦波」と言って、おっしゃるように「上がったものが下がる」事によって発生する波です。そして波にはもう一つ種類があります。

横波です。
これはどういう波かというと、分かり易いのが「音波」です。
音は「音源の振動」を空気（あるいは他の媒質）が伝えます。仕組みはこうです。
1.音源になる物体が振動しています。
2.音源が空気を押します。
3.音源は振動していますので、押した後は空気を「引きます」。
4.2で押された空気は、隣り合う空気を押しますが、このときに音源の方向へは音源があるので押せません。また、音源と平行の空気は押された空気と一緒に押されています。ですから結果として音源に対して垂直方向に押す事になります。
5.3で引かれた空気が「押された空気の内側」に発生します。

後はこの繰り返しで「空気が押された（圧縮された部分）引かれた部分（拡張された部分）」が発生して「密度の違いによる波」が発生するのです。表面波と同じように、「元に戻ろうとする力」が波を伝えていきます。

液体中など、密度の変化が発生しない媒質に於いても、密度という分かり易い形ではなく「分子の振動」という形で波を伝えていきます（その為に、密度が高い媒質では波の速度が高くなります）。
光（電磁波）や重力では「空間そのもの」が媒質になっていると考えています。ただ、量子（光子や重力子）を媒質と考える考え方もあります。

お礼

回答は上記の方のコメントにて、
変えさせていただきます。

回答No.3

ht1914

＃１の方の解答にある縦波と横波についてです。

＞音の波は空気の振動ですね。海の波のような縦波ではなく横波になります。

空気の振動は密度の揺らぎです。濃いところ、薄いところが順に伝わっていきます。＃２のご回答の中にあるとおりです。揺らぎの起こっている方向と伝わる方向とが同じになります。こういう伝わり方をする波は「縦波」と呼ばれています。水の中を音が伝わる場合は水の密度の揺らぎが伝わります。これも「縦波」です。水面を伝わる波は一般には「表面波」と呼ばれているものです。水は複雑な動き方をします。でも振幅の小さい波は近似的に振動の方向と進行方向とが垂直であるとしてよいでしょう。この様な場合の波は「横波」と呼ばれています。光・電波は「横波」の代表です。
縦・横という言葉は日常では重力を基準にしています。でも音も光も重力の方向とは無関係に伝わります。だから基準の方向としては重力の方向ではなく伝わる方向を考えます。基準の方向に対して平行であれば縦、垂直であれば横と言います。

質問についてです。

＞海の波が生まれるのは、月の引力によって、引っ張られ、押し出されるようにしたのち、水面が縮んだり伸びたりしますが、地球の引力によって元に戻ろうとして、波が動いていくのだと思いますが(違うのでしょうか)

これは満ち潮、引き潮と混同されているのではないでしょうか。「水面が縮んだり伸びたりします」というのはおかしいです。

波は一カ所で起こった振動が別の場所に移動する時に見える現象です。振動は釣合の状態からのずれが生じたときに起こります。元に戻る力（復元力）が必要です。波では別の場所に伝える仕組みが必要です。

水面の波は水平面から一時的に水を上下させてやることにより起こります。池に石を落としても起こります。棒でかき混ぜてやっても風が吹いても起こります。

回答No.2

silverbear

音は何かが振動してその振動により空気が振動する事によって音になります。
太鼓を叩く振動をゆっくり見ると、膜が出たり引っ込んだりします。
太鼓の膜が出っ張った時、膜の前にある空気は圧縮され気圧が高くなります。
気圧の高い空気はもう少し前にある普通の気圧の空気の気圧も上げます。
そうして気圧が伝わっていくわけですが、太鼓の膜は次に引っ込みます。
今度は膜の前にある空気の気圧は低くなります。
その低い気圧も高い気圧と同様にやはり伝わっていきます。これは繰り返されて音になります。
これが音の波です。水面の波とは少し状況がちがいますね。
また、気圧が高く（低く）なり続けるのは不自然です。

次に光なんですが、光の事はあまり知らないので電磁波の話に摩り替えさせていただきます。（光も電磁波の一種だそうです）
１．まず、電磁波と言うのは線に交流の電流を流すところから始まります。
２．線に電流が流れると線の周りにリング状の磁界が発生します。（右ねじの法則）
３．磁界が変化する時には、それに直行するようにリング状の電界が発生します。
４．電界が出来るとやはりそれに直行するようにリング状の磁界が発生します。この「３」と「４」連鎖が電磁波です。
電磁波は電界と磁界が鎖のように絡まって出来ています。
最終的には電線が磁界の変化を電流に変換します。
「２」の電流の向きが変わることで電磁波は連続した波を受信する事になります。
電界ができる為には磁界の変化が必要ですので、直流を流した時には磁界が変化しないため電磁波は伝わりません。
（コイルに磁石を近づけた時・遠ざけた時に電流が流れ、コイルの近くに磁石を置いてあるだけでは電流は流れません。小中学校でならいましたよね？）
これも水面の波や音の波とは少し状況が違いますが、波になるべくしてなっている感じです。

お礼

回答は上記の方のコメントにて、
変えさせていただきます。

回答No.1

php504

音の波は空気の振動ですね。海の波のような縦波ではなく横波になります。
重力ではなく圧力により伝わります。
光は電磁波の一つですね。電気と磁力の相互作用で伝わります。

お礼

ありがとうございます。

回答は上記の方のコメントにて、
変えさせていただきます。