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相信大家小時候都玩過滑塊彈簧,比如說彈簧筆、魔方,什么地方都有這種像螺紋管一樣的彈簧。當(dāng)你把這個滑塊彈簧在桌面滾動的時候,就會看到一列波似乎從彈簧的一側(cè)傳遞向另一側(cè);再比如鉆頭或者理發(fā)店門口的紅藍(lán)白三色柱,在轉(zhuǎn)動的時候,也會感覺螺紋從一端源源不斷地冒出,最后消失在另一端,這看起來確實(shí)類似于波在行進(jìn)。我們可以簡單計算這個波的波速。假設(shè)螺線管半徑為r,旋轉(zhuǎn)頻率為f,螺距為h。我們所觀測到的波是螺線管在某一平行其中心軸的平面上的投影。
在一個周期1/f中,這個波“前進(jìn)”了一個螺距h,波速為hf。而螺線管上繞中心軸做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度為2πrf。對比不難發(fā)現(xiàn),只要h>2πr的時候,總可以在螺線管各點(diǎn)速度均不超過光速的情況下,讓這個波的“波速”超過光速。沒有的,因?yàn)檫@個波根本沒有攜帶任何信息,可以說,這個波上每一個點(diǎn)的軌跡,就像人浪一樣約定好了,只是和波看起來有一樣的形狀。那么我們能換復(fù)雜點(diǎn)的螺線管嗎藍(lán)線是紅線的投影。等相位點(diǎn),就是每個極值點(diǎn)在不斷向右推進(jìn),這就是相速度。
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