178. Stehende Wellen in gedeckten Pfeifen.

Dringt eine Luftwelle ins Innere einer Röhre ein, so wird sie vom

verschlossenen Ende reflektiert; deshalb müßte jedes Luftteilchen

zweierlei Bewegungen machen; diese setzen sich zusammen zu einer

resultierenden Bewegung; beide Wellen, die direkte und die reflektierte,

#interferieren# sich und bilden eine #stehende Welle#.

An der #Verschlußplatte# bleiben die Luftteilchen ruhig, sind aber

abwechselnd verdichtet und verdünnt. In einem Punkte, welcher vom Ende

um eine #halbe Wellenlänge# entfernt ist, ist stets zugleich der Anfang

oder irgend ein Teil des Wellenberges und der Anfang oder der

entsprechende Teil des Wellentales. Da die Bewegungen hiebei

entgegengesetzt sind, so heben sie sich auf; der Punkt bleibt auch in

Ruhe, und in ihm ist auch die Luft abwechselnd verdichtet und verdünnt.

Beide Punkte nennt man #Knotenpunkte#. Je nach der Länge der Röhre

können deren noch mehrere vorhanden sein im Abstand von je einer halben

Wellenlänge. Der Punkt zwischen dem Ende und dem nächsten Knotenpunkt

ist vom Ende um ¼ Wellenlänge entfernt. In ihm sind die vorhandenen

Wellenteile stets um ½ Wellenlänge verschieden, also ist in ihm die Luft

weder verdünnt noch verdichtet, und er macht eine hin- und hergehende

Bewegung. Solche Stellen nennt man #Wellenbäuche#. Zwischenliegende

Punkte machen eine der Art und Größe nach ähnliche Bewegung.

[Abbildung: Fig. 229.]

Am offenen Ende der Röhre muß die Luft die Bewegung des schwingenden

Körpers mitmachen können, muß sich also wie in einem Wellenbauch bewegen

können; es muß deshalb die Länge der Röhre sich nach der Wellenlänge

richten oder umgekehrt. Die Länge der Röhre muß also entweder = ¼ der

Wellenlänge des erzeugten Tones sein oder = ¼ ~l~ + ½ ~l~, wobei ein

freier Knoten entsteht (Fig. 229) oder = ¼ ~l~ + 2 · ½ ~l~, wobei 2

freie Knoten oder = ¼ ~l~ + 3 · ½ ~l~, wobei 3 freie Knoten entstehen.

In Fig. 229 ist in 8 Phasen die Bewegung der Luftteilchen in einer

stehenden Welle gezeichnet.

[Abbildung: Fig. 230.]

Hierauf beruhen die #gedeckten Orgelpfeifen#. Ein Rohr von gewisser

Länge (= ¼ der gewünschten Wellenlänge) ist am oberen Ende geschlossen,

ebenso am unteren Ende; doch ist dort ein feiner Spalt längs einer

Seitenwand offen gelassen, durch welchen Luft eingeblasen wird. Von der

Seitenwand, welche an diesen Spalt grenzt, ist unten ein Teil mit

scharfer Schneide weggenommen. Von der eindringenden Luft geht ein Teil

in die Röhre und bringt dort eine Luftverdichtung hervor. Diese bewirkt,

daß die Luft sich dann ausdehnt, bei der Öffnung austritt und zugleich

die aus dem Spalt kommende Luft seitwärts nach außen drückt. Dann strömt

wieder Luft vom Spalt in das Innere, die Luft verdichtet sich wieder und

so geht es fort. Die Luft in der Pfeife bewegt sich wie eine stehende

Welle von ¼ Wellenlänge und dadurch, daß bei der unteren Öffnung bald

Luft heraus- und hineingeht, entstehen in der äußeren Luft Schwingungen,

also ein Ton. In gewissen Fällen (bei stärkerem Blasen, geringerer Weite

des Rohres) kann sich die Luft in der Pfeife auch so bewegen, daß ein

freier Knoten entsteht, die Wellenlänge ist dann dreimal kürzer, der Ton

hat dreimal so viel Schwingungen.

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 186 / 340 题