Стоячие волны

Волны, возникающие вследствие интерференции волн, распространяющихся во взаимно противоположных направлениях. Практически С. В. Возникают при отражениях волн от преград и неоднородностей в результате наложения отражённой волны на прямую. Различные участки С. В. Колеблются в одной и той же фазе, но с различной амплитудой (рис.). В С. В., в отличие от бегущей, не происходит течения энергии. Такие волны возникают, например, в упругой системе — стержне или столбе воздуха, находящегося внутри трубы, закрытой с одного конца, при колебаниях поршня в трубе. Бегущие волны отражаются от границ системы, и в результате наложения падающих и отражённых волн в системе устанавливаются С. В. При этом по длине воздушного столба образуются т.

Н. Узлы смещений (скоростей) — плоскости, перпендикулярные к оси столба, на которых смещения частиц воздуха отсутствуют, а амплитуды давлений максимальны, и пучности смещений — плоскости, на которых смещения максимальны, а давления равны нулю. Узлы и пучности смещений располагаются в трубе на расстояниях четверти длины волны, причём у твёрдой стенки образуются всегда узел смещений и пучность давлений. Подобная же картина наблюдается, если убрать твёрдую стенку в конце трубы, но тогда пучность скорости и узел давлений находятся на плоскости отверстия (приблизительно). Во всяком объёме, имеющем определённые границы и источник звука, образуются С. В., но более сложной структуры. Всякий волновой процесс, связанный с распространением возмущений, может сопровождаться образованием С.

В. Они могут возникать не только в газообразных, жидких и твёрдых средах, но также и в вакууме при распространении и отражении электромагнитных возмущений, например в электрических длинных линиях. Антенна радиопередатчика часто выполняется в виде прямолинейного вибратора или системы вибраторов, по длине которых устанавливается С. В. В отрезках волноводов и замкнутых объёмах различной формы, используемых в качестве резонаторов в технике сверхвысоких частот, устанавливаются С. В. Определённых типов. В электромагнитных С. В. Электрические и магнитные поля разделяются аналогично тому, как в упругих С. В. Разделяются смещение и давление. Чистые С. В. Могут установиться, строго говоря, только при отсутствии затухания в среде и полном отражении волн от границы.

Обычно, кроме С. В., присутствуют также бегущие волны, подводящие энергию к местам её поглощения или излучения. В оптике также возможно установление С. В. С видимыми максимумами и минимумами электрического поля. Если свет не монохроматический, то в С. В. Пучности электрического поля разных длин волн будут расположены в разных местах и нередко наблюдается разделение цветов. Лит. Горелик Г. С., Колебания и волны, М. — Л., 1950. Распределение давлений и скоростей в стоячей волне при открытом и закрытом конце трубы..