Ефект складання хвиль

Якщо в середовищі поширюються одночасно кілька хвиль, то коливання частинок середовища виявляються геометричній сумою коливань, які здійснювали б частинки при поширенні кожної з хвиль окремо. Отже, хвилі просто накладаються одна на іншу, не збурюючи один одного. Це твердження називається принципом суперпозиції хвиль. Принцип суперпозиції стверджує, що рух, викликане поширенням відразу декількох хвиль, тобто знову деякий хвильовий процес. Таким процесом, наприклад, є звучання оркестру. Воно виникає від одночасного збудження звукових коливань повітря окремими музичними інструментами. Чудово, що при накладенні хвиль можуть виникати особливі явища. Їх називають ефектами додавання або, як ще кажуть, суперпозиції хвиль. Серед цих ефектів найбільш важливими є інтерференція і дифракція.
Інтерференція – явище стійкого в часі перерозподілу енергії коливань у просторі, в результаті якого в одних місцях коливання посилюються, а в інших послаблюються. Це явище виникає при складанні хвиль з зберігається в часі різницею фаз, так званих когерентних хвиль. Інтерференцію великого числа хвиль прийнято називати дифракцией. Принципової різниці між інтерференцією і дифракцією немає. Природа цих явищ одна і та ж. Ми обмежимося обговоренням тільки одного дуже важливого интерференционного ефекту, який полягає в утворенні стоячих хвиль.
Необхідною умовою утворення стоячих хвиль є наявність кордонів, що відображають падаючі на них хвилі. Стоячі хвилі утворюються в результаті складання падаючих і відбитих хвиль. Явища такого роду зустрічаються досить часто. Так, кожен тон звучання будь-якого музичного інструменту збуджується стоячій хвилею. Ця хвиля утворюється або в струні (струнні інструменти), або в стовпі повітря (духові інструменти). Відображають кордонами у цих випадках є точки закріплення струни і поверхні внутрішніх порожнин духових інструментів.
Кожна стояча хвиля має такі властивості. Вся область простору, в якій збуджена хвиля, може бути розбита на клітинки таким чином, що на межі комірок коливання повністю відсутні. Точки, розташовані на цих кордонах, називаються вузлами стоячої хвилі. Фази коливань у внутрішніх точках кожного осередку однакові. Коливання в сусідніх осередках вчиняються назустріч один одному, тобто в протифазі. В межах одного осередку амплітуда коливань змінюється в просторі і в якомусь місці досягає максимального значення. Точки, в яких це спостерігається, називаються пучностями стоячої хвилі. Нарешті, характерною властивістю стоячих хвиль є дискретність спектра їх частот. У стоячій хвилі коливання можуть відбуватися тільки зі строго визначеними частотами, і перехід від однієї з них до іншої відбувається стрибком.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5.00 out of 5)

Ефект складання хвиль