В физике рябь — это неглубокий стеклянный резервуар с водой, используемый для демонстрации основных свойств волн . Это специализированная форма волнового резервуара . Рябь обычно освещается сверху, так что свет проходит сквозь воду. Некоторые небольшие рябь помещаются на верхнюю часть проектора , т. е. они освещаются снизу. Рябь на воде отображается в виде теней на экране под резервуаром. Все основные свойства волн, включая отражение , преломление , интерференцию и дифракцию , могут быть продемонстрированы.
Рябь может быть вызвана куском дерева, подвешенным над баком на эластичных лентах так, чтобы он едва касался поверхности. К дереву привинчен двигатель , к оси которого прикреплен смещенный от центра груз. Когда ось вращается, двигатель качается, сотрясая дерево и создавая рябь.
Ряд свойств волн можно продемонстрировать с помощью волнового резервуара. К ним относятся плоские волны , отражение, преломление, интерференция и дифракция.
Если опустить волнорез так, чтобы он едва касался поверхности воды, будут образовываться плоские волны.
Если прикрепить к волнорезу точечный сферический шарик и опустить его так, чтобы он едва касался поверхности воды, будут образовываться круговые волны.
Поместив металлический стержень в бак и постукивая по деревянному стержню, можно послать импульс из трех или четырех рябей в направлении металлического стержня. Рябь отражается от стержня. Если стержень поместить под углом к фронту волны, можно увидеть, что отраженные волны подчиняются закону отражения. Угол падения и угол отражения будут одинаковыми.
Если используется вогнутое параболическое препятствие, то импульс плоской волны после отражения соберется в точке. Эта точка является фокусом зеркала. Круговые волны можно получить, бросив одну каплю воды в волновой резервуар. Если это сделать в фокусе «зеркала», то плоские волны будут отражаться обратно.
Если в бак поместить лист стекла, глубина воды в баке будет меньше над стеклом, чем в других местах. Скорость волны в воде зависит от глубины, поэтому рябь замедляется по мере прохождения по стеклу. Это приводит к уменьшению длины волны . Если соединение между глубокой и мелкой водой находится под углом к фронту волны , волны будут преломляться. На диаграмме выше можно увидеть, как волны изгибаются к нормали. Нормаль показана пунктирной линией. Штриховая линия — это направление, в котором бы распространялись волны, если бы они не встретились с наклонным куском стекла.
На практике продемонстрировать рефракцию с помощью волнового резервуара довольно сложно.
Если на пути ряби поместить небольшое препятствие и использовать медленную частоту, то не будет никакой области тени, поскольку рябь преломляется вокруг него, как показано ниже справа. Более быстрая частота может привести к появлению тени, как показано ниже справа. Если в резервуаре поместить большое препятствие, то, вероятно, будет наблюдаться область тени.
Если в резервуаре поместить препятствие с небольшим зазором, то рябь будет иметь почти полукруглую форму. Однако, если зазор большой, дифракция будет гораздо более ограниченной. « Маленький » в данном контексте означает, что размер препятствия сопоставим с длиной волны ряби.
Также можно наблюдать явление, идентичное рентгеновской дифракции рентгеновских лучей от атомной кристаллической решетки , что демонстрирует принципы кристаллографии . Если опустить в воду сетку препятствий, расстояние между которыми примерно соответствует длине волны на воде, то можно будет увидеть дифракцию от сетки. При определенных углах между сеткой и встречными волнами волны будут казаться отраженными от сетки; при других углах волны будут проходить сквозь нее. Аналогично, если частота (длина волны) волн изменяется, волны также будут попеременно проходить сквозь нее или отражаться, в зависимости от точного соотношения между расстоянием, ориентацией и длиной волны.
Интерференцию можно создать с помощью двух ковшей, прикрепленных к основному рябчику. На схемах ниже слева светлые области представляют гребни волн, черные области представляют впадины. Обратите внимание на серые области: это области деструктивной интерференции, где волны от двух источников нейтрализуют друг друга. Справа находится фотография двухточечной интерференции, созданной в круглом рябчике.