В моем учебнике сказано, что:
Отражение звуковых волн при перемещении от жесткой границы (например, закрытого конца органной трубы) аналогично отражению струнной волны от жесткой границы; отражение, сопровождающееся инверсией, т. е. резким фазовым изменением . Это согласуется с требованием, чтобы амплитуда смещения оставалась нулевой на жестком конце, поскольку частица среды на жестком конце не может колебаться. Поскольку избыточное давление и смещение, соответствующие одной и той же звуковой волне, изменяются на с точки зрения фазы минимумы перемещений на жестком конце будут точками максимумов давления. Это означает, что отраженная волна давления от жесткой границы будет иметь ту же фазу, что и падающая волна, т. е. импульс сжатия отражается как импульс сжатия, а импульс разрежения отражается как импульс разрежения.
Я не понял последнего утверждения. Если изменение фазы после отражения от жесткой границы равно , то не должен ли импульс разрежения отражаться как импульс сжатия, а импульс сжатия как импульс разрежения, ведь разность фаз между частицей при разрежении и сжатии равна . Где я не прав? Я думаю, что у меня проблемы с пониманием изменение фазы в случае звуковой волны. То же самое было легко понять и в случае волны на струне. Пожалуйста, устраните эту путаницу!
Ответ, который вы ищете, на самом деле находится в отрывке.
Есть два способа описать звуковую волну: как изменение волны давления и как среднюю волну смещения частиц, как показано ниже.
. . . избыточное давление и смещение, соответствующие одной и той же звуковой волне, изменяются на π/2 по фазе . . .
. . . минимумы перемещений на жестком конце будут точками максимумов давления. . .
Таким образом, на жесткой границе среднее смещение равно нулю, а изменение давления максимально.
Что приводит к утверждению,
Это означает, что отраженная волна давления от жесткой границы будет иметь ту же фазу, что и падающая волна, т. е. импульс сжатия отражается как импульс сжатия, а импульс разрежения отражается как импульс разрежения.
Если изменение фазы после отражения от жесткой границы равно π, . . .
Это относится к волне смещения, а не к волне давления.
В то время как для волны давления, которая
не в фазе с волной смещения нет изменения фазы на жесткой границе.
Рассматривая волновое уравнение:
Теперь, когда вы посмотрите на график одной из этих синусоидальных функций, вы увидите, что максимумы становятся минимумами, а значения с нулевым значением остаются нулевыми.