Żywe fale stojące

Efekt żywej fali stojącej został odkryty zaraz po kurczeniu się fali stojącej.

Równość częstotliwości jest głównym warunkiem powstania fal stojących, i występuje ono zawsze, gdy mamy do czynienia z odbiciem fali od przeszkody. Nie ma znaczenia, czy odbijająca powierzchnia się porusza, czy nie.

Na przykład, obserwator położony jest między dwoma zgodnymi źródłami. Jeśli jego prędkość jest zerowa, obserwuje regularną falę stojącą. Jeśli obserwator się porusza, w jego układzie odniesienia fala stojąca będzie wyglądać jak dudnienie (il. 71). Co się jednak stanie, jeśli reflektor fali będzie się przemieszczał razem z obserwatorem?

Il. 67. Emitery zgodne (ν₁ = ν₂). Fala stojąca porusza się z reflektorem, jej parametry ulegają zmianie. Fala stojąca ze zmienionymi parametrami istnieje tylko dla ruchomego obserwatora, dlatego właśnie nazywamy ją żywą. Jeśli obserwator zmieni prędkość, parametry fali stojącej znów się zmienią.

Il. 67.1. Fala stojąca powstaje również, gdy dwa zgodne źródła znajdują się w poruszającym się ośrodku. W miarę wzrastania prędkości układu, odległość między węzłami maleje i pojawiają się dodatkowe anty-węzły - pakiet fal stojących ulega kompresji.

Przesunięcie fazy

Przeanalizujmy zachowanie fal stojących, wygenerowanych przez szeroko zgodne, emitujące źródła, nieruchome w ośrodku. Powstanie pomiędzy nimi pakiet fal stojących. Nie ma między nimi przesunięcia fazy. Wzór interferencyjny będzie symetryczny. Zaznaczmy pozycję centralnego anty-węzła.

Powstaje przesunięcie fazy. Pozycje węzłów oraz anty-węzłów ulegają przesunięciu (il. 68). Wraz ze wzrostem przesunięcia fazy, węzły i anty-węzły coraz bardziej przesuwają się z oryginalnych położeń, aby przy przesunięciu 180° osiągnąć połowę długości fali. Dalsze przesuwanie fazy doprowadzi do dalszego przesuwania fali stojącej.

Il. 68. Przesunięcie fazy prowadzi do przesunięcia węzłów i anty-węzłów.

Jeżeli, z definicji, fala stojąca nie przenosi energii, wówczas przesuwając fazę, organizujemy takie przeniesienie: przesuwanie fazy powoduje transfer energii pomiędzy źródłami.

Ale stale przesuwana faza powoduje różnicę częstotliwości:

$\Delta \phi /\Delta t=\Delta \nu$

(2.48)

Oznacza to, że różnica częstotliwości pomiędzy źródłami prowadzi do przesuwania energii fali stojącej od źródła o wyższej częstotliwości, do źródła o niższej częstotliwości. Ma miejsce transfer (przepływ) energii.

---

Yuri M. Iwanow

Rytmodynamika - 2.08

Przetłumaczono z