دانشنامهپدیده
موج ایستاده Standing wave
موج ایستاده الگویی است که از تداخل دو موج همبسامد با جهت‌های مخالف پدید میآید و در آن نقاطی ثابت به نام گره و نقاطی با بیشترین نوسان به نام شکم دیده می‌شود.
نام‌های دیگر: موج ساکن
اگر طناب بلندی را از یک سر ببندید و سر دیگر را بالا و پایین بزنید، در ریتم مناسب الگویی پدید میآید که ظاهراً جلو نمیرود و فقط جایش نوسان میکند. این الگو موج ایستاده نام دارد.
موج ایستاده چگونه پدید میآید؟
وقتی موجی به مانعی می‌رسد و بازتاب می‌شود، موج رفت و موج برگشت با هم تداخل می‌کنند. اگر بسامد مناسب باشد، این تداخل الگویی پایدار می‌سازد. در آن:
- گره‌ها نقطه‌هایی‌اند که همیشه ساکن می‌مانند، چون دو موج در آن‌ها یکدیگر را خنثی می‌کنند.
- شکم‌ها نقطه‌هایی‌اند که بیشترین دامنه را دارند، چون دو موج هم‌فازند.
فاصلهٔ دو گرهٔ متوالی نصف طول موج است.
بسامدهای مجاز
همهٔ بسامدها موج ایستاده نمی‌سازند. در تاری به طول L که دو سرش ثابت است، فقط طول موج‌هایی ممکن است که در آن‌ها L مضرب درستی از نصف طول موج باشد:
n = ۱ بسامد پایه و بقیه هماهنگ‌ها (هارمونیک‌ها) هستند. هر ساز با ترکیب خاصی از این هارمونیک‌ها صدایش را می‌سازد. به همین دلیل کوتاهکردن تار با انگشت، صدا را زیرتر میکند. همین مفهوم با تشدید پیوند دارد: در بسامدهای مجاز، سامانه به‌شدت واکنش نشان میدهد.
نمونه‌ها
- تار گیتار و ویولن و پیانو
- ستون هوا در فلوت و نی و لولهٔ ارگ
- امواج الکترومغناطیسی در تشدیدگر و اجاق مایکروویو، که نقاط گرم و سرد بشقاب از همین‌جاست
- الکترون در اتم: الکترون با شکل موج ایستاده روی مدار توصیف می‌شود و این به مدل کوانتومی منجر شد.
- لیزر: نور در حفرهٔ آینه‌ها موج ایستاده می‌سازد.
پرسش‌های رایج
### موج ایستاده چیست؟
موج ایستاده الگویی پایدار از نوسان است که وقتی دو موج همبسامد در خلاف جهت هم حرکت کنند و تداخل کنند، پدید میآید و جلو نمیرود.
### گره و شکم در موج ایستاده چیست؟
گره نقطهای است که هرگز نمیجنبد و شکم نقطهای است که بیشترین نوسان را دارد. فاصلهٔ دو گره یا دو شکم متوالی نصف طول موج است.
### چرا کوتاهکردن تار صدا را زیرتر میکند؟
چون بسامد پایه با طول تار نسبت وارون دارد. تار کوتاهتر بسامد بالاتر و صدای زیرتر میدهد.
### موج ایستاده در چه جاهایی دیده می‌شود؟
در سازهای زهی و بادی، حفرهٔ لیزر، تشدیدگرهای میکروویو و حتی در توصیف الکترون در اتم.