這個互動式駐波模擬器 (Stationary Wave Simulator) 旨在幫助學生視覺化物理學中的波疊加原理 (Principle of Superposition)。透過這個工具,你可以清楚地觀察兩個在同一直線上反向傳播的行進波 (Traveling waves) 如何互相干涉,進而形成駐波 (Standing wave) 或拍頻現象 (Beats)。
Stationary Wave Simulator
駐波模擬器
Billy Sir's Interactive Physics: Wave Superposition.
物理互動:波的疊加
Wave Status | 波狀態
Perfect Standing Wave
完美駐波 - Amplitudes match. Nodes are stationary.
Source A →
← Source B
如何使用 (How to Use):
- 切換波源顯示 (Toggle Sources): 點擊按鈕來顯示或隱藏向右傳播的藍色波源 A (Source A)、向左傳播的紅色波源 B (Source B),以及紫色的合成波 (Resulting wave)。
- 調整頻率與振幅 (Adjust Frequency & Amplitude): 使用滑桿獨立改變兩個波源的頻率 (Frequency, f) 和振幅 (Amplitude, A)。
- 設定相位差 (Set Phase Difference): 選擇 0°、90° 或 180° 的相位差 (Phase difference),觀察其對合成波形狀與位置的影響。
- 播放與暫停 (Play & Pause): 隨時暫停模擬以仔細觀察特定瞬間的波形疊加狀態,或點擊重置 (Reset) 恢復預設值。
觀察與討論 (Reflection / Observation):
在觀察模擬器時,請嘗試調整參數並注意以下現象:
- 完美駐波 (Perfect Standing Wave): 當兩個波的頻率和振幅完全相同 (Same frequency and amplitude) 且反向傳播時,會形成完美的駐波。
- 波節與波腹 (Nodes and Antinodes): 在駐波中,你會發現有些點始終保持靜止,這些點稱為波節 (Nodes),代表完全的破壞性干涉 (Destructive interference);而位移達到最大的點則稱為波腹 (Antinodes),代表完全的建設性干涉 (Constructive interference)。
- 頻率差異 (Frequency Difference): 如果你稍微改變其中一個波的頻率,駐波圖案將無法維持,波節會開始移動,這時合成波會表現出類似拍頻 (Beats) 的行進現象。
