驻波zhubo
特殊的波的干涉现象。两振幅相同的相干波,在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成的一种特殊的振动现象,称为驻波,也称定波。设有沿x正方向和负方向传播的两列相干波为y1=Acos2π(vt-
特点:
❶驻波不是振动状态的传播过程,而是一种特殊的稳定的振动状态。驻波中各点作相同频率不同振幅的谐振动。为了区分波和驻波,一般把振动状态传播的波叫行波,又称前进波(即从波源向外传播的波)。把波的干涉形成的稳定的振动状态的波叫驻波。
❷|cos2πx/λ|=1的那些点振幅最大,等于2A,称为驻波的波腹。
=0的那些点振幅为零,即始终不动,称为驻波的波节,其位置为x=±(2k+1)λ/4(k=0,1,2,…)。相邻的二波节(或二波腹)之间的距离为半波长,两相邻的波腹与波节之间的距离为λ/4。
❸相邻两节点之间的各点的振动位相相同,同一节点两侧各点振动位相相反。
❹驻波不传播能量。由于原来形成驻波的两列波的能流密度数值相等而传播方向相反,所以合起来能流密度为零,没有沿着一个方向传播的能量。对于机械波形成的驻波,当各质点同时达到最大位移时速度均为零,因而动能为零。此时波节处相对形变最大,势能集中在波节附近。当各质点同时到达平衡位置时,势能均为零,全部能量都是动能。此时波腹处质点速度最大,动能最大,动能集中在波腹附近。可见对于机械驻波中不断进行着动能与势能的相互转换并伴随着能量在波腹波节间转移,没有能量的定向传播。驻波在声学、无线电学、光学以及理论物理中都有重要的应用。实际上驻波除要满足波动方程外,还必须满足形成驻波的一定的边界条件,即要求两个界面之间的距离(l)是半波长的整数倍(n)。也就是说只有那些频率为nv/2l)(v是波速)的波才能在l上形成驻波,从而导致频率分立的概念。这对量子力学的创立曾起了启发作用。
在由确定的边界包围着的介质中形成的波动。它是由入射波和在介质的边界上反射回来的在同一直线上的反射波相互干涉的结果,为干涉的一种特例。例如在两端固定的弦上,就能形成驻波。其波腹和波节的位置并不随时间改变,振动能量也不随时间逐点传播,故称驻波。