平面波・とは？初心者にもわかる基本解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

平面波の基本イメージ

平面波とは、波の前線が平らな面（平面）になっている波のことです。前線というのは、波が同じ位相をもつ点が集まった面のこと。平面波ではこの面が遠くへ行ってもほとんど形を変えません。つまり波は「同じ時刻に同じ強さ・位相」を持つ点が、広い平面上に並ぶように伝わります。

波の速度や性質を考えるとき、平面波は扱いやすいモデルとしてよく使われます。現実の波は完璧な平面波にはならないことが多いですが、遠くの小さな範囲を取り出すと、平面波の性質に近づくことがあります。

大雑把には、波の形は数式で表すこともできます。空間の位置を x 方向とし、三次元なら (x, y, z) とします。平面波は次のように書くことが多いです。u(x, t) = A cos(k · x − ωt + φ) ここで A は振幅、k は波数ベクトル、ω は角周波数、φ は初期位相です。

波の速さは、周波数 f と波長 λ の関係で決まります。<span>v = f λ。平面波でもこの関係は成り立ち、媒質の性質（空気・水・真空など）によって速さが決まります。例えば光は真空中で約 299,792,458 m/s、音は空気中で約 343 m/s というように、媒質によって速さは大きく違います。

平面波と球面波の違いを知っておくと、波の伝わり方がイメージしやすくなります。球面波は発生源から全方位へ広がる波で、波の前線は球の形をします。一方、平面波は前線が平面で、進む方向に垂直な方向へ均一に広がるように見えます。実際の現象では、媒質の境界や反射・屈折の影響で、平面波と球面波が混ざって見えることが多いです。

平面波の特徴を表で比較

特徴	平面波	球面波
前線の形	平面	球面
伝わる方向	一定の方向へ進む	発生源から全方位へ広がる
位相の揃い方	広い面で同じ位相	中心から離れるほど位相がずれる
実用例	多くの光学・音響の近似。	水波・音波の原点から拡がる波の理想形