波數空間

波數空間是由無數的波矢量組成的實空間。

基本介紹

• 中文名：波數空間
• 外文名：wave-number space
• 學科：動力氣象學
• 定義：由無數的波矢量組成的實空間
• 相關概念：波數、波矢

定義

波數空間（wave-number space）是指由無數的波矢量組成的實空間。由於波可以向空間的一定方向傳播，相應於每一傳播方向就有一個波矢量；但波向空間傳播過程中．方向是改變的。因此用波數空間來描述該矢量，即每一波矢量可由空間坐標系的 ， ， 三個方向的單位矢量來表示。

表達式

式中， ， ， 分別是 ， ， 三個方向的單位波矢量； ， ， 分別是 ， ， 三個方向的波數。

波矢

波矢又稱波矢量，是指沿著波傳播方向的波數矢量。由於波在空間中傳播是有一定方向的，所以它的波數必須用一個矢量來表示。

圖1 物理空間和波數空間

左圖表示在水平方向傳播的平面波在物理空間的波長，其波長是 ，波數矢量的模是 。右圖表示在波數空間的波數矢量。

波矢量是垂直於波陣面的，它是以波的群速度傳播的，在緩變媒質中波矢量守恆。

波數

波數是指以相角表示的單位距離內含有波長 的數目。即：

顯然波數和波長成反比。一般沿緯圈波數為1-4的波，其波長超過羅斯貝波的臨界波長，稱為超長波；而沿緯圈波數為5-8的波，一般稱為大氣長波。波動常可分為兩種：一種是波速與波數有關，這種波稱為頻散波；另一種是波速與波數無關，也就是不同波長的波都是以同一波數移動，這種波稱為非頻散波。