стоячая волна

СТОЯЧАЯ ВОЛНА - периодическое или квазипериодическое во времени синфазное колебание с характерным пространственным распределением амплитуды - чередованием узлов (нулей) и пучностей (максимумов). В линейных системах С. в. может быть представлена как сумма двух бегущих волн равной амплитуды, распространяющихся навстречу друг другу, и наоборот - любая бегущая волна составляет суперпозиции двух С. в. равной амплитуды, сдвинутых по фазе на четверть периода. Простейший пример С. в. - плоская звуковая С. в. внутри заполненной воздухом трубы (напр., органной) при закрытом (с идеально твёрдой стенкой) и открытом (но неизлучающим) концах (рис.). На твёрдой стенке образуются узел скорости и пучность перепада давления, на открытом конце скорость максимальна, а перепад давления отсутствует; поэтому обе картины сдвинуты относительно друг друга на четверть длины волны. Аналогичное распределение имеет место для электрич. и магн. полей в линии передачи или волноводе с идеально «закороченным» или открытым концом, а также при нормальном падении плоской эл--магн. волны на идеально отражающую стенку.

Распределение давлений и скоростей в стоячей волне при открытом и закрытом концах не излучающей звук трубы.

В отличие от бегущей волны, в С. в. не происходит переноса энергии, а осуществляется лишь пространственная перекачка энергии одного вида в энергию др. вида с удвоенной частотой (электрической в магнитную, кинетической в потенциальную и т. п.). В известном смысле области между любыми пучностями и узлами можно рассматривать как автономные системы, а саму С. в. как распределённое в пространстве колебание (см. Волны).

Чисто С. в. могут устанавливаться только при отсутствии затухания в среде и при полном отражении от границ. В противном случае кроме С. в. появляются бегущие волны, доставляющие энергию к местам поглощения или излучения. Распределение волнового поля при этом характеризуется коэф. стоячести волны - КСВ (см. Бегущая волна ),а соотношение между средней за период колебаний запасённой в С. в. энергией W и мощностью Р, уносимой бегущей волной, характеризуется добротностью колебания Невырожденные нормальные колебания объёмных резонаторов без потерь суть С. в., а нормальные волны в волноводах представляют собой волны, бегущие в одном направлении и стоячие в направлениях, перпендикулярных оси волновода.

Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Крауфорд Ф., Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 1984. М. А. Миллер, Е. В. Суворов.

   <<      Предметный указатель      >>