「定常波」をシミュレーターで解説！[物理入門]

2021-06-29　 波の基本原理

前回記事「波の合成」に続いて、「定常波」をシミュレーターで解説していきます！

定常波

前回記事までで紹介してきた通常の波に対し、↓のように前に移動せずに同じ位置で振動するものを定常波と呼びます。

定常波は、「反対方向の波の合成」で作れる！

実は、定常波は「反対方向の波」を2つ合わせることで作れるんです。これはシミュレーターで見れば一目瞭然です！

「定常波」シミュレーター

反対方向の波を色々変えて、どのような定常波が作れるのか実験してみましょう！
　

「定常波」の要点

シミュレーターの動きの要点を解説します！

「波長」「振動数」は元の波動と同じ

観察すればわかりますが、定常波の波長は元の波と同じです。さらに振動数も元の波と同じで、同じ動きになるのが分かると思います。

↓元の波(赤、青）と定常波は波長が同じ

↓元の波が1単位動くと、定常波も上下に1単位変動するのが分かります。つまり振動数も同じなんです

定常波には全く動かない「節」と、大きく振動する「腹」がある

定常波には常に高さが0となる位置があります。これを「節」と呼びます。

この例だと、↓1,3,5…とx=奇数の点は常に高さ0となる(節)

逆にその間の点は激しく上下に動きます。この最大に動く位置を「腹」といいます。

今回の例だとx=偶数が腹となり、激しく振動している

波長は元の波と同等になるので、「腹と腹の間」「節と節の間」の長さは波長/2となります。

定常波は元の波の2倍の高さを持つ

定常波は合成波なので、高さは元の波の2倍になります

[関連記事] 波・波動の基礎

1．波・波動の基礎

2．波の合成

3．定常波(本記事)

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5．自由端反射

6．横波・縦波