定常波シミュレーション

同じ２つの波をぶつけて出来る定常波のシミュレーションです。ギターの弦のようにその場で振動します。

定常波デモ

波長：

操作方法

[波長]：波の波長を変更します。

解説

同じ波を逆向きに動かしたものを足すと、その場で振動する波ができます。これを定常波といい、現実の例でいうとギターの弦の振動です。ギターの弦は一つの波に見えるかも知れませんが、見方を変えると２つの波が合体したものだとも考えられるわけです。

原理

どうしてこうなるのでしょう？どうして左右に動いている波から上下に振動する波ができるのでしょうか？それは波の動きを図にして考えるとかんたんに理解できます。まず、最初の右へ移動している波は、次のように表せます：

この図はたて軸が時間、よこ軸が空間です。斜めの線は波の山になった部分を表します（谷は線の間にあります）。この線は上に行くほど右へいっていますが、それは波が右へ移動することを意味しているのです。

もう一つの波の図は、反対側に傾いています。波が左へ行くからです。

この２つの波の図を重ね合わせると、次のようになマス目になります。山＋山はより高い山に、谷＋谷はより深い谷になるからです（山＋谷は打ち消し合います）。

波長：

山と谷が交互に並んでいることに注目してください。これはつまり、空間的に山と谷が交互に来ているのと同時に、時間的にも山と谷が交互に来ることを意味しています。そう、その場で振動するのです！

ちなみに、このページの一番最初のシミュレーションで、波長を長くすると振動もゆっくりになったことに気づいたかも知れません。その理由はこの図を見れば一目瞭然です。波長を長くするとマス目が大きくなるので、時間的にも山と谷の切り替わりがゆっくりになるのです。