Στάσιμο κύμα

Στάσιμα κύματα μέσα σε κουτί πλάτους W. Τα στάσιμα κύματα που σχηματίζονται έχουν μήκος κύματος ανάλογο του πλάτους του κουτιού. Τα κύματα έχουν αύξουσα συχνότητα από κάτω προς τα πάνω.

Το στάσιμο κύμα είναι το κύμα που προκύπτει σε ένα υλικό μέσο από τη [[κυματική συμβολή|συμβολή δυο κυμάτων με ίδια συχνότητα που κινούνται μέσα στο μέσο προς αντίθετες κατευθύνσεις. Λέγεται στάσιμο (δηλαδή σταθερό σε μια θέση) όλα τα σημεία του μέσου εκτελούν αρμονική ταλάντωση, με διαφορετικό πλάτος όμως το καθένα -αντίθετα με ότι συμβαίνει σε ένα διαδιδόμενο κύμα.

Ένα παράδειγμα στάσιμου κύματος είναι αυτό που δημιουργείται στις χορδές των εγχόρδων μουσικών οργάνων. Οι άκρες των χορδών είναι σταθερά στερεωμένες ("πακτωμένες") και δεν εκτελούν ταλάντωση, σε αντίθεση με το υπόλοιπο μέρος τους. Όταν λοιπόν πάλλεται μια χορδή, τα παραγόμενα κύματα "ταξιδεύουν" και προς τις δύο κατευθύνσεις των άκρων της χορδής, όπου εκεί διακόπτονται και ανακλώνται προς το αρχικό σημείο ταλάντωσης, όπου και τελικά συμβάλλουν (δηλαδή συνδυάζονται) δημιουργώντας ένα στάσιμο κύμα, του οποίου το μέγιστο πλάτος ταλάντωσης είναι διπλάσιο από αυτό των αρχικών κυμάτων που συμβάλλουν. Η δε συχνότητα του τελικού κύματος είναι σταθερή, δίνοντας μια συγκεκριμένη νότα από την κάθε χορδή.

Στάσιμο κύμα μπορεί να δημιουργηθεί όταν κύμα που διαδίδεται μέσα σε ένα μέσο ανακλάται στο ένα ή και τα δυο άκρα του μέσου. Μπορεί τα άκρα να είναι και τα δυο σταθερά στερεωμένα (πακτωμένα, όπως λέγεται μερικές φορές) όπως στο παράδειγμα της χορδής, ή μόνο το ένα (για παράδειγμα ένα σχοινί δεμένο σε τοίχο) ή το μέσο μπορεί να είναι "ανοικτό" και στα δυο του άκρα, όπως συμβαίνει με το φλάουτο, στο οποίο οι νότες αποτελούν το ηχητικό αποτέλεσμα των στάσιμων κυμάτων που δημιουρούνται στο εσωτερικό του.

Όταν η ανάκλαση του αρχικού κύματος στο άκρο είναι πλήρης, το κύμα διαδίδεται μετά την ανάκλαση στην αντίθετη διεύθυνση με διαφορά φάσης π από το προσπίπτον κύμα, δηλαδή εντελώς αντεστραμμένο. Σε αυτή την περίπτωση η συμβολή των δυο κυμάτων -προσπίπτοντος και ανακλώμενου- θα οδηγήσει στην αλληλοαναίρεση των δυο κυμάτων σε ορισμένα σημεία. Στα σημεία αυτά το προκύπτον πλάτος για την αρμονική ταλάντωση που θα εκτελέσει το μέσο είναι μηδέν. Τα σημεία αυτά ονομάζονται δεσμοί. Τα σημεία όπου η συμβολή δίνει μέγιστο πλάτος ονομάζονται κοιλίες.

Στην περίπτωση που η ανάκλαση δεν είναι πλήρης, δεν εμφανίζονται δεσμοί και κοιλίες. Το μέγεθος που χαρακτηρίζει ένα τέτοιο στάσιμο κύμα είναι ο λόγος στάσιμου κύματος που εξαρτάται από το συντελεστή ανάκλασης του κύματος πάνω στα άκρα του μέσου.