Стоячая волна

Если в среде одновременно распространяется несколько волн, то выполняется принцип суперпозиции (наложения): каждая волна ведет себя так, как будто другие волны отсутствуют, а результирующее смещение частиц среды в любой момент времени равно геометрической сумме смещений, которые получают частицы, участвуя в каждом из слагающих волновых процессов.

Большой практический интерес представляет наложение двух плоских волн

и , (1.9.7)

с одинаковыми частотами и амплитудами , распространяющихся навстречу друг другу вдоль оси . Сложив эти уравнения, получим уравнение результирующей волны, называемой стоячей волной . (1.9.8)

Рис.6.3

Амплитуда стоячей волны (1.9.9) является периодической функцией координаты и не зависит от времени. В точках среды, где , амплитуда волны достигает максимального значения (). Эти точки называются пучностями () стоячей волны. Координаты пучностей .

Таблица 5.1

В бегущей волне	В стоячей волне
Амплитуда колебаний
Все точки среды колеблются с одинаковыми амплитудами	Все точки среды колеблются с разными амплитудами
Фаза колебаний
Фаза колебаний зависит от координаты рассматриваемой точки	Все точки между двумя узлами колеблются в одинаковой фазе . При переходе через узел фаза колебаний изменяется на .
Перенос энергии
Энергия колебательного движения переносится в направлении распространения волны.	Переноса энергии нет, лишь в пределах происходят взаимные превращения энергии.

В точках среды, где амплитуда волны обращается в ноль (). Эти точки называются узлами () стоячей волны. Координаты узлов .

Расстояние между двумя соседними узлами (или между двумя соседними пучностями), называемое длиной стоячей волны, равно половине длины бегущей волны . Таким образом, при сложении двух бегущих волн образуется стоячая волна, узлы и пучности которой находятся все время в одних и тех же местах.

Характеристики бегущей и стоячей волн приведены в табл.5.1.

Часть II. Молекулярная физика и термодинамика

В молекулярной физике изучаются строение и свойства вещества, исходя из молекулярно-кинетических представлений, согласно которым все тела состоят из огромного числа непрерывно и хаотически движущихся частиц. Законы их поведения изучаются с помощью статистического метода.

В термодинамике изучаются общие свойства равновесных макроскопических систем и процессы перехода между различными термодинамическими состояниями. Термодинамика базируется на двух началах – фундаментальных законах, установленных в результате обобщения опытных данных. Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое.

I. Термодинамические системы и их параметры

Мысленно выделенная макроскопическая система, рассматриваемая методами термодинамики, называется термодинамической системой. Обмен энергией и веществом может происходить как между частями внутри самой системы, так и между системой и внешней средой.