موج پیشرونده در مقابل موج ثابت
امواج پدیده های بسیار مهمی هستند که در زندگی واقعی رخ می دهند. مطالعه امواج و ارتعاشات به زمان زیادی بازمی گردد. مفاهیم امواج ساکن و امواج پیشرونده در بسیاری از زمینه های فیزیک و شیمی مورد بحث قرار گرفته است. اینها در مکانیک، آکوستیک، فناوری رادار، فناوری ارتباطات، مکانیک کوانتومی و حتی موسیقی مورد بحث قرار می گیرند. داشتن درک صحیح از امواج پیشرونده و امواج ثابت برای برتری در چنین زمینه‌هایی حیاتی است. در این مقاله قصد داریم به چیستی امواج ساکن و امواج پیشرونده، تعاریف آنها، شباهت های امواج ثابت و امواج پیش رونده، نحوه تولید امواج مترقی و ثابت، کاربردهای آنها و در نهایت تفاوت امواج ثابت و پیش رونده بپردازیم..
امواج پیشرو
یک موج مکانیکی در اثر هرگونه تلاطم در یک محیط ایجاد می شود. مثال های ساده برای امواج مکانیکی صدا، زلزله، امواج اقیانوس است. موج روشی برای انتشار انرژی است. انرژی ایجاد شده در تلاطم توسط امواج منتشر می شود. موج سینوسی موجی است که بر اساس معادله y=A sin (ωt – kx) در نوسان است. با انتشار موج در فضا، انرژی حامل آن نیز منتشر می شود. این انرژی باعث نوسان ذرات در مسیر می شود. همچنین می توان آن را برعکس تفسیر کرد زیرا انرژی از طریق نوسان ذرات منتشر می شود. دو نوع امواج پیشرونده وجود دارد. یعنی امواج طولی و امواج عرضی. در یک موج طولی، نوسانات ذرات موازی با جهت انتشار است. این بدان معنا نیست که ذرات با موج حرکت می کنند. ذرات فقط حول نقطه تعادل ثابت در فضا نوسان می کنند. در امواج عرضی، نوسان ذرات عمود بر جهت انتشار رخ می دهد.امواج صوتی فقط از امواج طولی تشکیل شده است، امواج روی یک رشته عرضی هستند. امواج اقیانوس ترکیبی از امواج عرضی و امواج طولی هستند.
امواج ثابت
امواج ساکن، که به امواج ایستاده نیز معروف هستند، به دلیل رهگیری دو موج یکسان که در جهت مخالف حرکت می کنند، رخ می دهد. دو موج سینوسی یکسان که در جهت های +x و -x حرکت می کنند را می توان با y1=A sin (ωt – kx) و y2 نشان داد یک گناه (ωt + kx) به ترتیب. با جمع این دو معادله، برهم نشینی دو موج حاصل می شود. بنابراین y1+y2=y=A [sin (ωt – kx) + sin (ωt + kx)]. با ساده کردن این معادله، Y=2A sin (ωt) cos (kx) بدست می آوریم. برای یک مقدار x داده شده، معادله تبدیل به Y=B sin (ωt)، نوسان هارمونیک ساده می شود.
تفاوت بین امواج پیشرونده و ثابت چیست؟
• امواج پیشرونده مقدار خالص انرژی را در مسیر موج حمل می کنند. یک موج ساکن انرژی خالص را در مسیر حمل نمی کند.
• دو موج منتشر کننده یکسان برای ایجاد یک موج ثابت مورد نیاز است.
• دامنه یک موج ثابت در طول مسافت تغییر می کند، اما برای یک نقطه معین، دامنه ثابت می ماند. با توجه به اینکه موج یکنواخت است، دامنه تک تک نقاط یک موج یکسان است.
