Definition

波是一种传播开来、把能量从一处带到另一处的扰动，而它所经过的介质本身只是来回晃动，并不随之移动：波传递的是能量，而不是物质，就像体育场里的人浪绕着看台传播时，每个观众都留在自己的座位上一样。声波、水波和地震波这类机械波需要介质，而光波和无线电波这类电磁波可以穿过真空，每一种波都由波长、频率、振幅和速度来描述，它们通过 $v = f\lambda$ 相互关联，在横波中，介质的运动方向垂直于波的传播方向，在纵波中则与之平行。数学上，波满足波动方程 $\partial^2 y/\partial t^2 = v^2\,\partial^2 y/\partial x^2$，一个沿传播方向的正弦波形式为 $y(x,t) = A\sin(kx - \omega t)$，波数为 $k = 2\pi/\lambda$，角频率为 $\omega = 2\pi f$，因此 $v = \omega/k = f\lambda$；波速由介质决定，对一根弦而言 $v = \sqrt{T/\mu}$，对一种流体而言 $v = \sqrt{B/\rho}$，对电磁波而言 $c = 1/\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}$，波遵循叠加原理，由此产生干涉、衍射和驻波，能量与振幅的平方成正比。