波的傳送須要載體或介質嗎?

更新 發佈閱讀 3 分鐘

很多人從生活經驗會直覺認為:

「波一定要有介質」

但那其實只對 機械波(mechanical waves) 成立。

真正答案是:

🎯 一句話結論

👉 有些波需要介質,有些完全不需要。

取決於:

「在振動的是什麼東西?」



一、先分成兩大類(最重要觀念)

🔵 ① 機械波(需要介質)

👉 振動的是「物質粒子」

所以一定要有東西可以晃。

例子

raw-image

沒有介質會怎樣?

👉 直接消失

例如:

  • 太空不能傳聲音


🔴 ② 場波(不需要介質)

👉 振動的是「場(field)本身」

場是空間的基本性質,不是物質。

所以:

真空也能傳


例子

raw-image

👉 全部都能在真空傳播

太陽光就是穿越真空來到地球。



二、關鍵:什麼是「場」?

這是現代物理核心觀念。

傳統直覺(錯)

空間 = 什麼都沒有

現代物理(對)

空間 = 充滿各種場

例如:

  • 電磁場
  • 電子場
  • 重力場
  • 希格斯場

場是:

👉 「存在於每一點空間的物理量」

像溫度場一樣:

  • 每個位置都有數值
  • 不需要物質存在


三、光波為什麼不需要介質?

歷史故事很有趣:

19 世紀科學家認為:

光一定要有介質 → 發明「以太」

結果:

Michelson–Morley 實驗

找不到以太

→ 以太不存在


後來馬克士威方程式告訴我們:

raw-image

電場本身就能形成波動解。

👉 電場自己產生磁場,磁場再產生電場

互相支撐:

EBEB...

就這樣自己往前跑

完全不用介質。



四、直覺圖像幫助理解

機械波(需要東西晃)

像:

人浪

必須:

  • 有人
  • 才能傳

沒人就停。


電磁波(場自己晃)

像:

溫度場自己變化往前推

不需要東西搬運。



五、那光子怎麼看?

連到你前面問題:

波動觀點:

👉 電磁場振動

量子觀點:

👉 這個振動的最小能量包 = 光子

所以:

  • 波:場的連續振動
  • 光子:振動的量子化單位

兩種描述同一件事。



六、總整理對照表(一定要記)

raw-image


🎯 一句話最終記憶法

「晃東西要介質,晃場不用介質」

或更物理一點:

只要是「場的波動」,就不需要介質。

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sirius數字沙龍
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