02 — Standing Wave

定在波とは?

音の「迷宮」 — 波が重なり合って生まれる不思議な現象をアニメーションで理解しよう

1まず「進行波」を見てみよう

音は空気の圧力変化が連続的に伝わるです。右方向に進む青い波をイメージしてください。山と谷が右へ移動しています。

右向き進行波(入射波)
×1.0

2壁に当たると「反射波」が戻ってくる

音が壁(固定端)に当たると、逆向きに同じ波が反射されます。これが進行波とぶつかり合います。オレンジ色が反射波です。

入射波(右向き)
反射波(左向き)

32つの波を重ねると「定在波」が生まれる

入射波と反射波を重ね合わせ(合成)すると、その場で振動するだけで移動しない波のパターンが現れます。これが「定在波(Standing Wave)」です。

入射波
反射波
合成 = 定在波
● ノード(節):振幅ゼロ、動かない点
● アンチノード(腹):振幅が最大の点

4部屋の長さと周波数で「モード」が決まる

部屋の長さ(L)の半波長が整数個ぴったり収まる周波数のときだけ定在波が形成されます。これを 共鳴モード と呼びます。

現在のモード
1
次数(n)
共鳴周波数(L=5m)
34
Hz
基本周波数
ノード(節)の数
2
(両端の壁を含む)
アンチノードの数
1
最大圧力変動点
公式:共鳴周波数 fn = n × c / (2L)(n:モード次数、c:音速 ≈ 343 m/s、L:部屋の長さ)
例えばL=5mの部屋では f1 ≈ 34 Hz、f2 ≈ 69 Hz、f3 ≈ 103 Hz …
5.0 m

5部屋の中の音圧分布を「見る」

定在波が部屋に発生すると、位置によって音圧が強い場所・弱い場所が固定されます。赤が音圧が高い(アンチノード)、青が音圧が低い(ノード)を表しています。

アンチノード(音圧最大)
ノード(音圧ゼロ)
スピーカー
リスニングポイント

まとめ

定在波とは

同じ周波数・振幅を持つ2つの波が逆方向に進んで重なり合うことで生まれる、「その場で振動するだけで移動しない」波のパターン。

ノードとアンチノード

振幅が常にゼロの点をノード(節)、振幅が最大の点をアンチノード(腹)という。

部屋音響への影響

特定の周波数の音が部屋の特定の場所で異常に大きく・または全く聞こえない「ルームモード」の原因。低音のこもりや抜けに直結する。

対策のポイント

スピーカー・リスニングポイントをノードに置かない配置の工夫、吸音材でモードの影響を減衰させる、部屋の比率を整数比にしない、などが有効。