當要運用繪圖來表示波動時,通常會用線段來描繪或記錄一列波或脈衝中的同相質點的位置。並用箭咀來表示波的傳播方向。
【波陣面】要將波中的同相質點繪出,最簡單的做法,就是將相鄰的波峰(或波谷)用線連起來。由此組成的線段會稱為波陣面 (wavefront),如(b) 所示。由於每個波陣面連起了同相的質點,故兩個相鄰的波陣面間之最短距離,就是波長。
【射線】在表示波的傳播方向方面,箭咀便用作表示波陣面的移動方向。這些箭咀稱為射線 (ray)。從觀察所知,波的傳播方向永遠垂直於波陣面的。換言之:
射線必定和波陣面互相垂直。
和分別顯示了圓形波和直線波的波陣面及射線。它們有以下性質:
在水波槽實驗中,我們會觀察水波於屏幕上的成像。以圓形波為例,便示範了在屏幕影像上找出波陣面和射線。取屏幕上水波影像中的亮線(或暗線)為波陣面的話,每條亮線(或暗線)便代表了一組波陣面。而在這組波陣面上的所有質點,顯然皆處於波峰(或波谷)了。
既然亮線(或暗線)代表波峰(或波谷),而波陣面乃根據亮線(或暗線)的位置繪出來,屏幕影像上的兩相鄰波陣面間之距離等於水波波長嗎?
A. 是
B. 否
由於屏幕上所形成的水波的像一般是放大的,即較實物為大。故此,影像上的兩相鄰波陣面間之距離,與實際的水波波長大小成比例罷了,不等於波長的確切大小。
波陣面的定義是連接波中所有同相質點之曲線。繪出波陣面時,嚴格來說,不一定要選波峰(或波谷)。然而習慣上,通常會繪出位於波峰的波陣面,方便瞭解波形。在及所示的立體圖,便根據波峰繪出了圓形水波及直線水波的波陣面。