AMとFMと横波と縦波
ちょっとばかり、「え？」という話があったので書きます。
え〜、AMとFMという言葉があります。電磁波には限らないのですが、まぁよく聞くのは電磁波(電波)の場合かなと思います。AMは "Amplitude modulation" の略で、その意味というか日本語にすると「振幅変調」す。FMは "Frequency modulation"の略で、日本語にすると「周波数変調」です。
AMはこんな感じです。なろうでうまく見えるかな？
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うまく見えても、いわゆる波というより三角っぽくなってると思います。そこはご簡便を。実際の電磁波の場合、こういう波が電界と磁界についてできます。
さてこれにFMを何とかそれっぽく見えるようにやってみようと思います。
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FMの模式図みたいなのは、上の図の一番下の行です。「｜」の間隔が長かったり短かかったりしますが、それが周波数変調で、周波数が多少上下しているのを表わしていると思ってください。
さて、では横波。これの模式図はこんな感じになります。見間違えではなくAMの模式図と同じものを使っています。
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それに対して縦波の模式図はこんな感じになります。見間違えではなく、FMの模式図と同じものを使っています。
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と、もしかかしたらこのあたりで混乱してきたかもしれません。まぁ、今は半分意図的というところもありますが。私が聞いた混乱を再現するためなので、そこは我慢してください。
で、AMと横波はかまわないでしょう。問題はFMと縦波です。両方並べます
ＦＭ：｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜
縦波：｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜
そうなるように書いたので、同じになってます。
どうも、聞いた話も、こんな模式図で勘違いしてたみたい。というのも、つまりは、FMの電波は縦波だと思ってたわけです。
縦波の方は疎密波とも呼ばれます(例外ってあるのかな？)。
もちろん、電波は横波ですから。AMとかFMとかで横波になったり縦波になったりしません。ですが、この縦棒みたいなもののイメージで、混乱してたみたい。「｜」が多くあるところでは周波数が高い。逆のところは低い。周波数が高いとこには電磁波の波が多い、低いところは少ない。そんな感じで、勘違いしてたみたい。もちろん、そんな話はありません。
さて、すると横波と縦波って何なのかという話になります。ちょっとAMで使った図を。
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これに何とか円を重ねてみます。
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○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
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これを、横波について見てみます。えーと、その場合はこのままでいいや。「○」の上下に「・」が来ています。これがうまく描けていると、横軸において、そこにある○の上下の軸を行ったり来たりするのが波になります。その波の点は、ちゃんと書けば○に対して、「sin t」(この場合、横軸は時間として見てます。このあたりは便利な式があるのですが、とりあえず今はパス)となり、波の進行方向から見ると、波の各時点での位置は○を右とか左から見た感じ、えーと○←とかの感じとして、その視線で見ると波の位置は○を上下、えーと、○↑とか○↓の方向に点が動きます。
えーと、sinだから、こんな感じ。細かく見ると、これだとある場所での話。波全体を見るなら、場所についての変数も必要です。でも、ここでは無視。
／
／ sin t
／ t
・------
えーと、それで縦波。縦波に使ったのをもう一度使います。「○」も並べておきます。
｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜ ｜｜ ｜｜｜ ｜｜ ｜
○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
さて、横波の場合と同じく、波と○に関係があるわけです。ですが、今度はcosです。これも、波全体を見るなら、場所についての変数も必要。でも、ここでは無視。
／
／
／ t
・------
cos t
なので、波の進行方向か、あるいは横というか○の正面とかから見ると、進行方向に対して左右というのか前後というのかな。うん、まぁそんな感じに媒質が動いてるわけです。
このあたりで円と、上下とか、左右とかの動きになるというのがピンとこない場合もあるようです。えーと、その場合は、バネを考えるとか、それかそういうのならどっかに動画があるかも。そんなんで、上下や左右や前後とかの動きを、三角関数で書けます。
というわけで、話が見えなくなってきたかもしないのでまとめます。
電磁波のAMとFMによって、横波、縦波が変わることはない。電磁波はあくまで横波。なお、声とかの音は縦波です。
横波は進行方向に対して上下(あるいは左右)とかに振動してる。
縦波は進行方向に対して前後に振動してる。
その振動は、三角関数で書ける。
追加しとくと、アッチ系のスカラー波というのがあります。それはどうやら縦波の電磁波ということらしき様子。
あ、細かい話。水の場合ってどうだったかな。上下とか前後というわけでもなく、波の進む方向に水分子のちょっとしたまとまりというか範囲というかが円運動してたはずだけど。細かい話なので忘れました。
変調には、あと位相変調とかもありますが、まぁ、それは無視しときます。一応FMも位相変調の一種です。
