纵波
zòng bō
纵波沿它传播的方向来回推拉介质，形成压缩区和稀疏区。
Definition
纵波沿它传播的方向来回推拉，随着波的经过反复挤压和拉伸介质，粒子被挤在一起的区域叫作密部，被拉开的区域叫作疏部；一个波长就是从一个密部到下一个密部的距离。空气中的声波和地震P波都是纵波，由于每种材料都会抵抗被压缩，纵波能够穿过气体、液体和固体。位移 $s(x,t) = s_{\max}\cos(kx - \omega t)$ 产生压强变化 $\Delta P = -B\,\partial s/\partial x$，它与位移相差 $90^\circ$ 的相位，因此压强峰值出现在位移为零的地方，波速取决于介质的刚度和密度，对流体而言 $v = \sqrt{B/\rho}$，对细长固体棒而言 $v = \sqrt{Y/\rho}$，其中 $B$ 是体积模量，$Y$ 是杨氏模量。
Example
推拉一根被拉伸的弹簧玩具的一端，一段挤压在一起的线圈会沿着它传下去，紧接着是一段拉伸开的部分；一个以 $256\ \text{Hz}$ 振动的音叉，在空气中以 $343\ \text{m/s}$ 的速度传播，产生的密部间隔为 $\lambda = v/f = 343/256 \approx 1.34\ \text{m}$。水的体积模量 $B = 2.2 \times 10^9\ \text{Pa}$，密度 $\rho = 1000\ \text{kg/m}^3$，声音在其中的传播速度为 $v = \sqrt{2.2 \times 10^6} \approx 1{,}480\ \text{m/s}$，超过空气中速度的四倍，而钢（$Y = 2.0 \times 10^{11}$，$\rho = 7{,}850$）中的传播速度约为 $5{,}050\ \text{m/s}$，这正是驶近的火车能先从铁轨中被听到、再从空气中被听到的原因。
Key Insight
声音是一种纵波：说话时挤压和拉伸面前的空气，这些挤压和拉伸传到某人的耳朵里，这也是为什么声音能在水下和穿过墙壁被听到，因为每一种材料都能抵抗压缩。声音在空气中传播得快，不是因为空气刚性强，而是因为它很轻；关键在于比值 $B/\rho$，氦气的低密度正是声音在其中传播得更快、声音听起来更尖的原因。