波與波相遇會發生什麼?用 Scratch 自製「疊加原理」模擬器!

逐工攏是實驗室!我是科學訓練員桑子研。

無論是海邊的大湧、耳朵聽到的好聽音樂,甚至是逐工用的手機通訊,咱的身軀邊,攏充滿著看會著抑是看袂著的「波」。你有想過,若是對這爿來的波,參對彼爿來的波直接相挵,會發生啥物代誌?其實波有一種真神祕的性質,參一般物件相挵完全無仝,親像魔術按呢喔!

這擺,我欲分享家己做的教材,予逐家直接用目睭感受波的奧妙!

在通勤電車頂擗出來的「波合體」模擬器

有一份教材是我一直講「絕對欲做出來!」的,就是將「波的疊加(Superposition)」視覺化的工具。我逐工攏咧想:「若欲用 Scratch 來寫程式,到底欲按怎做,波的運動才會親像真的一樣?」

經過幾若擺的失敗參嘗試,這份教材終於出爐囉!

https://scratch.mit.edu/projects/224259809/

我也共實際操作的影片擺佇 YouTube 頂面,逐家先來看看咧伊彼種順暢的感覺。

波的魔術:「疊加原理」是什麼?

你看過影片了嗎?佇這個模擬器內底,只要揤螢幕頂面的鈕仔,隨時攏可以產生你佮意的波。

理化課定定講到的「疊加原理」,簡單來講,就是當兩個波疊做伙的時,彼個位址的高度,就是「兩個波高度相加」的結果。

比喻來講,若是「山」參「山」相遇,就會像下圖按呢,變出一個大到予人驚一下的波,這叫做「建設性干涉(強め合い)」

相反的,若是「山」去拄著「谷」,波就會互相抵消,甚至變平平。現在真流行的「主動降噪耳機」,就是利用這個原理,產生一個參噪音相反形狀的波來共聲音弄掉。科學的力量,係毋係真趣味!

偷看「看袂著的波」到底咧變啥物網

另外,這份教材上特別的地方,就是會使看透透「合成波的內底」

雖然目睭望過去是一個大波,但其實內底藏著原本的兩個波。相疊了後,波的形狀完全袂散掉,會親像無發生過啥物代誌按呢,直接過路行伊的路。這就是「波的獨立性」

這個模擬器可以組合各種無仝形狀的波來做實驗。毋管是學校教冊,抑是在厝裡家己玩,「若是這個波參彼個波相挵會按怎?」親像咧做拼圖按呢,逐家做伙來試試看覓喔!

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