反射による定常波

左端の赤い点が単振動することによって、前進する入射波が固定端によって反射し、後退する反射波と「重ね合わせの原理」で重なり合う様子を見てみましょう。なお、この動画では中央の横軸が50の目盛りのところが固定端になっていて、また左端では反射が起こらないものとしています。

この動画をずっと見ていると、入射波と反射波が重なり合うことによって動かない波、つまり定常波(standing wave)が作られる様子が分かります。そして、固定端では常に変位が0になっています。そこばかりか、赤い点すべてにおいて変位が0でまったく振れていません。これらは「節(node)」と呼ばれます。一方、赤い点と赤い点の中間には変位がプラスマイナスで最大になる箇所があります。これらは「腹(antinode)」と呼ばれます。定常波の最大変位は、単振動が作る波の2倍になっています。また、もともと波の1波長の長さ(つまり赤い点3つ分が作る幅)の間に、定常波は「両眼用の2つ眼鏡」のパターンを作ります。

次に、左端の赤い点が単振動することによって、前進する入射波が自由端によって反射し、後退する反射波と「重ね合わせの原理」で重なり合う様子を見てみましょう。なお、この動画では中央の横軸が50の目盛りのところが自由端になっていて、また左端では反射が起こらないものとしています。

この動画をずっと見ていると、入射波と反射波が重なり合うことによって、やはり定常波が作られる様子が分かります。そして、自由端を含む赤い点すべてが腹になっています。さらに、赤い点と赤い点の中間には変位が0の節になっています。