Войти
Стоячая волна. Красные точки - это волновые узлы. A узел - это точка вдоль стоячей волны, где волна имеет минимальную амплитуду. Например, в вибрирующей струне гитары концы струны являются узлами. Изменяя положение конечного узла с помощью ладов, гитарист изменяет эффективную длину вибрирующей струны и тем самым играет ноту. Противоположностью узла является антиузел, точка, в которой амплитуда стоячей волны максимальна. Это происходит на полпути между узлами.
Картина интерференции двух волн (от вверх вниз). Точка представляет собой узел. Стоячие волны возникают, когда две последовательности синусоидальных волн с одинаковой частотой движутся в противоположных направлениях в одном пространстве и интерферируют друг с другом. Они возникают, когда волны отражаются от границы, такие как звуковые волны, отраженные от стены, или электромагнитные волны, отраженные от конца линии передачи, и особенно когда волны удерживаются в резонаторе при резонансе, колебания между двумя границами, например, в органной трубе или гитарной струне.
В стоячей волне узлы представляют собой серию местоположений с одинаковыми интервалами, где амплитуда волны (движение) равна нулю (см. Анимацию выше). В этих точках две волны складываются с противоположной фазой и компенсируют друг друга. Они происходят с интервалом в половину волны длина (λ / 2). На полпути между каждой парой узлов находятся места, где амплитуда максимальна. Они называются пучностями . В этих точках две волны складываются с одинаковой фазой и усиливают друг друга.
В случаях, когда две противоположные последовательности волн не имеют одинаковой амплитуды, они не компенсируются идеально, поэтому амплитуда стоячей волны в узлах не равна нулю, а просто минимальна. Это происходит, когда отражение на границе несовершенное. На это указывает конечный коэффициент стоячей волны (КСВ), отношение амплитуды волны в пучности к амплитуде в узле.
В резонансе двумерной поверхности или мембраны, такой как пластина барабана или вибрирующая металлическая пластина, узлы становятся узловыми линиями, линиями на поверхности, где поверхность неподвижна, разделяя поверхность на отдельные участки, колеблющиеся с противоположной фазой. Их можно сделать видимыми, посыпав поверхность песком, и получающиеся в результате замысловатые узоры линий называются фигурами Хладни.
В линиях передачи узел напряжения представляет собой пучок тока, а пучность напряжения является узлом тока.
Узлы - это точки нулевого смещения, а не точки пересечения двух составляющих волн.
Расположение узлов по отношению к границе, отражающей волны, зависит от конечных условий или граничных условий. Хотя существует много типов конечных условий, концы резонаторов обычно относятся к одному из двух типов, которые вызывают полное отражение:
Звуковая волна состоит из чередующихся циклов сжатия и расширения волновой среды. Во время сжатия молекулы среды прижимаются друг к другу, что приводит к увеличению давления и плотности. Во время расширения молекулы раздвигаются, что приводит к снижению давления и плотности.
Количество узлов указанной длины прямо пропорционально частоте волны.
Иногда на гитаре, скрипке или другом струнном инструменте узлы используются для создания гармоник. Когда палец помещается поверх струны в определенной точке, но не проталкивает струну полностью вниз до грифа, создается третий узел (в дополнение к мосту и гайка ) и звучит гармоника. Во время нормальной игры, когда используются лады, всегда присутствуют гармоники, хотя они более тихие. При использовании метода искусственного узла обертон громче, а основной тон тише. Если поместить палец в середину струны, будет слышен первый обертон, который на октаву выше основной ноты, которую можно было бы сыграть, если бы гармоника не звучала. Когда два дополнительных узла делят струну на трети, получается октава и идеальная квинта (двенадцатая). Когда три дополнительных узла делят струну на четверти, это создает двойную октаву. Когда четыре дополнительных узла делят струну на квинты, это создает двухоктаву и мажорную третью (17-ю). Октава, мажорная треть и идеальная квинта - это три ноты, присутствующие в мажорном аккорде.
Характерный звук, который позволяет слушателю идентифицировать конкретный инструмент, во многом обусловлен относительной величиной гармоник, создаваемых инструментом.
В химии квантово-механические волны или «орбитали » используются для описания волновых свойств электронов. Многие из этих квантовых волн также имеют узлы и пучности. Число и положение этих узлов и пучностей определяют многие свойства атома или ковалентной связи. Атомные орбитали классифицируются по количеству радиальных и угловых узлов, а молекулярные орбитали классифицируются по характеру связывания. Молекулярные орбитали с пучностью между ядрами очень стабильны и известны как «связывающие орбитали», которые усиливают связь. Напротив, молекулярные орбитали с узлом между ядрами не будут стабильными из-за электростатического отталкивания и известны как «антисвязывающие орбитали», которые ослабляют связь. Другой такой концепцией квантовой механики является частица в блоке, где количество узлов волновой функции может помочь определить состояние квантовой энергии - нулевые узлы соответствуют основному состоянию, один узел соответствует в 1-е возбужденное состояние и т. д. В общем, если расположить собственные состояния в порядке возрастания энергий, 
