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振幅

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喺呢張圖入面,"y" 表示波嘅振幅

振幅粵拼zan3 fuk1英文amplitude ),物理學上成日用符號 A 表示,係一種特性,波動或者第啲週期性質嘅變化可以具有,講緊喺呢段週期變化入面,距離平衡位置或者靜止位置嘅最大位移。若果手上分析緊嘅訊號非週期性,振幅就係指佢某一個特定參考值相比之下嘅量值[註 1]有幾大。各科學工程學領域做分析嗰陣,時會提到振幅呢個概念。

用詞嗌法

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喺舊陣時,啲人有時會用振幅一詞嚟稱呼相位[1]

喺冇咁嚴謹嘅討論之中,振幅又有個中文名叫波幅粵音:bo1 fuk1 )。

背景概念

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内文:波動波形

最基本上,振幅呢個概念係講緊波動嘅一種特性。物理學講嘅波動,係指能量或者資訊介質或者空間入面傳遞。喺較直觀嘅情況入便,例如水體表面嘅波動,波動嘅呈現為介質質點嘅往復郁動,呢種郁動會隨住時間空間嘅變化,而形成有規律嘅波形[2]


現實世界嘅海浪(左圖)同相關嘅表面波現象,可以想像成水嘅粒子受到擾動而上下噉來回郁(右圖嘅抽象圖解),而且呢股擾動仲會沿住水面傳開去。振幅嘅數值,可以睇水粒子離中心點嘅位移點樣隨時間變大變細,呢個位移嘅最大值就係其振幅。


喺物理學同相關領域上,研究者可以用好多變數嚟描述波動,好似係頻率波長呀噉。而振幅就係描述波動嗰時,其中一個最重要嘅數值。喺最基本上,

  • 定義:如果用嘅係最常用嗰種定義,振幅就係指喺波動過程中,位移最高會偏離平衡位置——中心值——幾遠,而呢種計法會攞位移最大值嘅絕對值,絕對值即係話唔理正負號。除咗呢種定義,學界仲有第啲方法界定咩謂之振幅。
  • 意義:喺聲波等嘅機械波當中,振幅通常對應住能量嘅大細;振幅愈大,就表示該股波動帶嘅能量愈強,比如係聲波噉,某股聲波振幅愈大,聽落就愈嘈。

物理學上教波動嗰時,慣常會用位移嚟想像波動,呢種情況常見於機械波,即係聲波同海浪等嘅表面波呢啲會令到粒子來回振盪嘅波動。不過喺物理學同訊號處理入便,波動呢個概念有得進一步廣義化,將打戙嗰條軸表示嘅嘢,想像成例如電場 E磁場 B 嘅週期性上上落落——光波就係呢種情況,好似下圖噉,係經過線性偏振嘅光波嘅抽象圖解,X 軸係 E、Y 軸係 B 而 Z 軸則係時間:



畫成噉樣嘅圖之後,振幅嘅概念可以用同樣道理嚟諗,係指電場同磁場最高會偏離平均點幾多。

定義方法

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喺呢股正弦波之中,1 嘅數值就係該股波動嘅頂峰振幅。
睇埋:正弦波

要形式化噉寫出嚟嘅話,設以下呢條正弦式波動方程,用嚟描述波動:

當中

  • 頂峰振幅[註 2],即係振幅最常見嗰種定義法。
  • 係振盪緊嘅變數,喺機械波當中會係粒子嘅位移。
  • 角頻率
  • 時間
  • 係特定嘅常數,表示時間同位移嘅 offset 值。

計算單位

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振幅可以用好多唔同計量單位量度,要睇分析者係講緊邊種波動。

若果研究緊嘅係好似水面波同聲波等嘅機械波,振幅通常會係由位移值反映[3],所以會用同埋毫米等嘅單位嚟度。

另見

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註釋

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  1. 英文magnitude
  2. 英文peak amplitude

引咗

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  1. Knopp, Konrad; Bagemihl, Frederick (1996). Theory of Functions Parts I and II. Dover Publications. p. 3. ISBN 978-0-486-69219-7.
  2. Hall, D.E. (1980). Musical Acoustics: An Introduction. Belmont, CA: Wadsworth Publishing Company. p. 8.
  3. Toole, Floyd (2002). "The Physical Nature of Sound" (PDF). The Society Of Broadcast Enginers. 喺March 5, 2025搵到.