互动科普

图：相互穿过的两个波

在介质中传播的机械波，具有波的共同性质，比如遵守波的叠加原理，即介质中同时存在两列波（也可多列）时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。尽管在两列波重叠的区域里，一个质点可能同时受两列波的影响，参与两个振动，其振动波形可能不太规则（其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和），但出了重叠区，波形又恢复到原来的样子。若两列波传播方向在同一直线上时，无论是同方向还是反方向，引起质点的位移可以简单相加。

最直观的波动的例子是绳子的波动。假如我们抖一下绳子（不考虑重力），会形成一个波的脉冲，这个波会沿绳子向前传播。假如绳子两端各有一个人同时抖动一下绳子，这样形成的两个波会沿绳子相对传播。当两个波在中间相遇时，绳子上每个质点的位移就是两个波引起质点位移的叠加。你可以在不同时刻分别叠加出叠加的波形，这样你会发现，有的质点在波经过时是始终不动的。传播出了“叠加区”，两个波还是按照各自的波形（等原有特性）继续各自的传播。如果波长、波速相同的两列连续波在同一介质中相对传播，叠加之后总有些质点是不动的，这就是“驻波”，不动的点就是节点（波节）。的确，其他点在叠加后会“瞬间”为零，但它们是“运动到零点的位置”，接着会反方向运动（可以理解为惯性），而且，前后质点也会影响它的运动（“帮它记住”下一步该如何运动）。

（本文发表于《科学世界》2015年第6期）