固体中の音波の伝わり方

質問

固体中では縦波だけではなく横波も関係してくると聞いたのですが、なぜ音なのに横波が関係するのか教えてください。すごく気になっていて気持ちが悪いです。お願いします。

回答No.4

siegmund · ベストアンサー

媒質が平衡位置からずれて，その復元力によって「ずれ」が次々伝わってゆくのが
音(広い意味の)です．

圧縮(縦方向のずれ)に対しては固体でも流体(気体あるいは液体)でも復元力が働きますが，
横方向のずれ(剪断)

　↑
┌────┐
│　　　　│
└────┘
　　　　↓

に対しては固体のみ復元力があり，流体では復元力がありません．
したがって，縦波は固体中でも流体中でも存在しますが，
横波は固体中しか存在しません．

固体中でも，圧縮に対する復元力と横方向のずれに対する復元力は大きさが違いますから，
波の伝わる速度が違います．
地震のＰ波(縦波)，Ｓ波(横波)の話はご存知かと思いますが，
先にＰ波が来るのはＰ波の方が速度が速いからです．
Ｓ波は，震源地から見て地球の裏側では観測されません．
地球の中心部は液体になっていて，横波が通れないからです．

hiro4k さんはちょっと誤解されているようです．
音響モード，光学モード，というのは波の波数 k と振動数ωの関係を分類したもので，
横波縦波とは別の分類概念です．
k→0 でω→0 となるものを音響モード，
k→0 でω→[0 でない有限値] となるものを光学モードと呼んでいます．
したがって，横波音響モード，縦波音響モード，横波光学モード，縦波光学モード，
４種類全部あります．
なお，固体の結晶の形によっては光学モードが存在しない場合もあります．

補足

ありがとうございます。ほんまにすごくわかりました。
１つ質問があるのですが、なぜ固体にしか復元力がないのですか？

回答No.5

siegmund

siegmund です．

> １つ質問があるのですが、なぜ固体にしか復元力がないのですか？

圧縮はしないことにして，
流体は自由に形が変わりますが(容器の形になる)，
固体は変わりませんね．
つまり，形の変形に対して流体は全く抵抗しませんが(復元力がない)，
固体は形を保とうとします(復元力がある)．

形の変形に対する復元力があるかどうかが，
固体と流体を区別すると言ってもいいくらいです．

お礼

ありがとうございました。よくわかりました。またお願いします。

回答No.3

mmky

No.2 mmkyです。
ごめん、固体中は？なので#1のhiro4kさんの指摘が正しいかも。
追伸まで

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

mmky

参考程度に
固体中や表面の音波というのは、音速で弾性波（表面弾性波など）の形で伝播されます。弾性波というのは結晶格子の振動で伝播されるものなので縦波も横波もあるのです。
参考URLに振動のシュミレーションがあります。

参考まで

参考URL：

http://kino-ap.eng.hokudai.ac.jp/j-ripples.html

回答No.1

hiro4k

固体中を伝わる縦波は音響モードと呼ばれる波で、原子の変異が伝わっていきます。
横波は光学モードと呼ばれていて原子核と電子雲の分極が伝搬していきます。光学モードと呼ばれるのはこの波が光のような外部から印可された電磁場により誘起されるからです。
音の横波はないと思いますよ。
固体中ということなので表面弾性波は関係ないですよね？

お礼

お答えいただいてありがとうございます。