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反射波は描けますか?
境界での反射が、"固定端反射"なのか"自由端反射"なのかで、反射波の波形は異なります。これを知っていて、反射波が描けることが条件です。
反射波の描き方:
(ア)波が、境界の向こう側まで伝わったときの波形を描く。
(イ)固定端反射か固定端反射かによって、次のどちらかの操作を行います。
(1)固定端反射 の場合
境界面と波との接触点(添付図のP点)で、境界を越えて進んだとしたときの波形を、P点に対して点対称に"回転"する
(2)自由端反射 の場合
境界を越えて進んだとしたときの波形を、境界面に対して線対称に"折り返す"
反射波が描けたら、境界に向かって進みつつある進行波と、反射波とを"重ね合わせの原理"で、重ね合わせます。(進行波の変位+反射波の変位を、(観察される)合成波の変位とします)
固定端反射ならば、黒実線の波形と赤の波形とで、合成し、
自由端反射ならば、黒実線の波形と緑の波形とで、合成します。
進行波・反射波共に添付図のような正弦波の場合、合成波は定常波となります※。
固定端反射の場合、境界のPでの合成波の変位は常に0(つまり、定常波の節となります)、自由端反射の場合、境界のPでは、合成波の変位は、進行波の変位の2倍になります(つまり、定常波の腹となります)。
※ 進行波と反射波とは、同じ波長,同じ振幅,同じ速さ,進行方向は正反対 という条件を満たしています。このような2つの正弦波がであうときには、定常波が観察されます。
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