Стоячие волны. В результате отражения волны от граничной поверхности в волновом поле возникает интерференция, то есть наложение падающей и отраженной волн

В результате отражения волны от граничной поверхности в волновом поле возникает интерференция, то есть наложение падающей и отраженной волн. В результате суперпозиции двух волн возникает стоячая волна. Когда волновое сопротивление среды, на которую падает волна больше волнового сопротивления среды, в которой она распространялась, то при отражении фаза волны меняется на 180°. В обратном случае изменение фазы не происходит. Уравнение для плоской синусоидальной стоячей волны может быть получено при сложении двух бегущих синусоидальных волн одинаковой амплитуды и частоты.

В ней амплитуда колебаний зависит от координаты х:

Т.к. w=2П/λ

Амплитуда колебаний достигает максимальных значений в точках, координаты которых выражаются как:

n= 0,1,2….

Эти точки называются пучностями стоячей волны, а амплитуда колебаний в них равна удвоенной амплитуде бегущей волны. Располагаются пучности на расстоянии кратном половине длины волны (рис. 6.2). Амплитуда колебаний обращается в ноль в точках, координаты которых удовлетворяют условие:

Эти точки называются узлами стоячей волны (рис. 6.2). Амплитуда звукового давления равна:

При отражении от границы с акустически мягкой средой на граничной поверхности располагается узел давления, а при отражении от жесткой среды пучность давления. В отличии от бегущей волны стоящая волна не передает энергии. В реальных условиях всегда имеется излучение в окружающую среду и стоячи волны будут затухающими. Получить не затухающие стоячие волны можно если компенсировать потери энергии работой вынуждающих сил.

Акустические колебательные системы(рис. 6.3)

Состоят из преобразователя 1, концентратора 2 и рабочего инструмента 3. Электроакустический преобразователь 1 передает колебания согласующему элементу 2, который называется концентратором или трансформатором упругих колебаний. К нему крепятся рабочий инструмент 3. Питание электроакустического преобразователя осуществляется от ультразвукового генератора 4.