Stående bølger i et resonansrør

Et interessant forsøg med lyd er at lave stående bølger med en stemmegaffel hen over et glasrør, der er delvis nedsænket i vand.

Lydbølgerne går ned mod vandoverfladen og reflekteres opad mod lydgiveren. Der er en fortynding ved 1-tallet på fotoet her til højre. Der er en fortætning nederst ved 2-tallet.

I én højde vil lyden ophæves, fordi fortyndinger og fortætninger møder hinanden. Det påviser, at lyd er længdebølger.

I en anden højde vil lyden fra stemmegaflen høres meget kraftigt. Lydbølgerne, der går ned i røret er i fase med de lydbølger, der tilbagekastes fra vandoverfladen. Lydbølgerne interfererer ved glasrørets munding. Fænomenet kaldes også "stående bølger".

Det samme vil ikke kunne ske med lys. Lyd er partikler i bevægelse, hvorimod lysstråler vil gå lige igennem hinanden uden at påvirke hinanden.

Vi finder bølgelængden

Måler man afstanden mellem punkt 1 og 2 på fotografiet, vil den være omkring 19 cm. Det svarer til en 1/4 bølgelængde. Bølgelængden for en 440 Hz stemmegaffel er derfor omkring 76 cm.

Nogle gange tegner man lydens lændebølger med fortætninger og fortyndinger som en tværbølge. Det gør det lettere at forstå bølgelængden.

På tegningen til højre ser du, at afstanden fra 1 til 2 er 1/4 bølgelængde.

Bølgeformel

Bølgeformlen siger, at hastigheden v er lig med bølgelængden gange frekvensen:  

v = λ· f

Heraf følger, at bølgelængden λ er hastigheden divideret med frekvensen:

  λ = v / f 

Lydens hastighed er ca. 340 m/s.

Beregn bølgelængden for stemmegaflen med 440 Hz.

Bølgelængden bliver dermed lidt længere end det målte.
Det er, fordi fortyndingen ligger lidt oven over resonansrøret.

Sammenligning

Bemærk at længden på en resonanskasse til en 440 Hz stemmegaffel har samme længde som afstanden, vi målte i dette forsøg.

Det giver en baggrund for at forstå noget om bølgelængden. Sammenligner man med en guitar og dens resonanskasse, så forklarer det guitarens sjove form.