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你知道吗?波并不总是遵循线性叠加原理!

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2024-07-02 10:29
波的传播具有独立性——波在相遇时服从线性叠加原理,穿过彼此之后,都回归原样。然而,并非所有的波在任何介质中都是如此。例如,对一种叫孤波(solitary wave)的波来说,由于它各点的速度本身就不均匀,相遇时不遵循线性叠加原理。1834年的一天,英国科学家约翰·史考特·罗素(John Russell,1808-1882)在河边骑马时,首次观察到孤波——水面上的一个孤峰,以每小时8-9英里的速度向前移动,持续超过1英里。如下图,第一个情况是正常的线性波叠加的效果,而第二种(深色线)情况中,两个孤波相遇时,波好像直接交换位置,相遇点的位移并不是二者之和,不符合线性叠加原理。孤波的速度随高度增加而增加,所以波峰比波谷运动快,这本会导致波发生溃散,但由于非线性效应和介质色散的共同作用,孤波能维持不变形。你可能觉得:看样子 ………………………………

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