Волновая труба

Немецкому физику Аугусту Кундту (1839-1894) уже в 1866 году удалось физически продемонстрировать звуковые волны.

Волновая труба

Трубка Кундта позволяет увидеть в стеклянной трубе стоячие звуковые волны. Пробковая мука в трубе приводится в движение интенсивной звуковой волной. Когда воздух в трубе колеблется с частотой, равной частоте резонанса, в определенных неподвижных точках вдоль трубы можно увидеть пучности с наибольшей амплитудой и интенсивным движением частиц и узлы с минимальной амплитудой и почти неподвижными частицами. Пробковая мука собирается в узлах и таким образом становится видной стоячая волна.

У нас пробковая мука заменена специальной жидкостью.

Волновая труба используется для визуализации стоячей звуковой волны в воздухе.

  1. Генерированная громкоговорителем звуковая волна поступает в трубу.
  2. В ее конце она отражается пластиной, так называемым поршнем.
  3. У возвратной волны так называемая противофаза имеется только в определенных диапазонах частоты.
  4. Одновременно входящие и отраженные волны должны иметь почти одинаковую интенсивность.
  5. Если интенсивность и соотношение фаз совпадают, образуется стоячая волна.

В нашем эксперименте это происходит в следующих диапазонах частоты:

165 Гц – 90-100% громкости

330 Гц – 90-100% громкости

445 Гц – 90-100% громкости

 

Суперпозиция волн

При наложении нескольких волн можно наблюдать и другие феномены.

Пример: Если в воду бросить одновременно два камня, можно увидеть, что образовавшиеся концентрические волны проникают одна другую, не мешая при этом друг другу. Так ведут себя все виды волн.

Волны проникают одна другую, не препятствуя распространению друг друга.

Для явления наложения волн одинаковой частоты существует термин: интерференция

При подобном наложении образуются участки усиления и ослабления или угасания.

Результатом сложения прогибов отдельных волн является:

Усиление

При пересечении двух вершин или двух впадин (две одинаковые или похожие фазы) образуется еще более высокая вершина и, соответственно, глубокая впадина – прогибы усиливаются.

Ослабление или затухание

При пересечении вершины одной волны с впадиной другой, т.е. когда смещение фаз между волнами составляет нечетное кратное половины длины волны, происходит ослабление – положительные и отрицательные прогибы суммируются. При одинаковых амплитудах происходит полное затухание.