为什么自然界中的光波和人工产生信号的基本形式都是正弦波？为什么不是其他的函数呢？
答：
我们先假想我们有一个“电磁场计” 。 这个电磁场计可以精确地测量出瞬间的 ， 远小于电磁波波长的空间里的电磁场平均强度 。 现在我们把它放在各种各样的电磁场里 ， 会看到什么呢？
我们看到的几乎不可能是正弦波(除非在特定的谐振腔内) 。
因为自然界中的光波(交变电磁场)本来就不一定是正弦波 ， 人工产生的光波(人工产生的交变电磁场)也不一定是正弦波 。 它们纷繁复杂 ， 只是数学定理保证了任何电磁场都可以用傅立叶变换分解成若干正弦波的叠加而已 。 当然 ， 它其实也可以被分解为其他各种各样东西的叠加 。 在经典电磁场的尺度上 ， 没有什么形状的波是特殊的 。
但是从量子力学这样的微观尺度上说 ， 所有的光子都来源于基本粒子在微观尺度上的相互作用 ， 比如荧光物质发出的光 ， 来源于原子里的电子在能级间跃迁发出的光子 。 这样的一个单个的光量子 ， 实际上是局域的波包而不是延展开的正弦波 。 世界上的所有的“光” ， 实际上都是一个个这样的小波包（光量子）叠加形成的 。 正弦波在数学世界中的地位毫无疑问是基本且重要的 ， 可对于现实世界的光波来说 ， 小波包才是最基本的单元 。
by Luna
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