नोड (भौतिकी)

For other uses, see नोड (बहुविकल्पी).

एक खड़ी लहर जहाँ लाल बिंदु वेव नोड हैं।

नोड किसी स्थायी तरंग की वह स्थिति है जहां तरंग का आयाम न्यूनतम होता है। उदाहरण हेतु , एक कंपन करते हुए गिटार की तार में, तार के अंत में नोड होते उत्साहित होकर गिटारवादक अंत नोड की स्थिति को बदलकर,वाइब्रेटिंग स्ट्रिंग की प्रभावी लंबाई को बदलता है, एवं इस प्रकार संगीत की धुन बनाई जाती है। एक नोड के विपरीत एक एंटी-नोड होता है, जहां खड़ी लहर का आयाम अधिकतम होता है एवं यह नोड्स के मध्य उपस्थित होते हैं।

स्पष्टीकरण

दो तरंगों के व्यतिकरण का पैटर्न (ऊपर से नीचे की ओर)। बिंदु नोड का प्रतिनिधित्व करता है।

स्थायी तरंगों का परिणाम तब होता है जब समान आवृत्ति की दो ज्यावक्रीय तरंग की ट्रेनें एक ही स्थान में विपरीत दिशाओं में चलती हैं एवं आपस में हस्तक्षेप (तरंग प्रसार) करती हैं। इनका निर्माण तब होता हैं जब तरंगें एक सीमा पर परावर्तित होती हैं, उदहारण के लिए जब ध्वनि तरंगें किसी दीवार से परावर्तित होती हैं या विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक संचरण रेखा के अंत से परावर्तित होती हैं, और विशेष रूप से जब तरंगें अनुनाद पर एक गुंजयमान यंत्र में सीमित होती हैं, तब वह दो सीमाओं के मध्य आगे और पीछे उछलती हैं, जैसे अंग पाइप या गिटार की तार में।

एक स्थायी तरंग में नोड्स समान दूरी के अंतराल पर स्थानों की एक श्रृंखला होती है, जहां तरंग का आयाम (गति) शून्य होता है ( ऊपर एनीमेशन देखें )। इन बिंदुओं पर दो तरंगें विपरीत चरण (तरंगों) में जुड़ती हैं और एक दूसरे को रद्द कर देती हैं। ये अर्ध तरंग दैर्ध्य (λ/2) के अंतराल पर होते हैं।यह नोड्स के प्रत्येक जोड़ो के मध्य वह स्थान हैं जहां आयाम अधिकतम होता है। इन्हें एंटीनोड कहा जाता है। इन बिंदुओं पर दो तरंगें समान चरण में जुड़ती हैं और एक दूसरे को सुदृढ़ करती हैं ।

ऐसे स्थितियों में जहां दो विपरीत तरंग ट्रेनें समान आयाम में नहीं होते, वे पूर्ण रूप से रद्द नहीं होती हैं, परिणामस्वरूप नोड्स पर स्थायी लहर का आयाम शून्य नहीं मात्र न्यूनतम है। यह तब होता है जब सीमा पर परावर्तन अपूर्ण होता है। यह परिमित स्थायी तरंग अनुपात (एसडब्ल्यूआर) द्वारा चिन्हित किया जाता है, जो तरंग के एंटीनोड पर आयाम एवं नोड के आयाम का अनुपात हैं ।

किसी दो आयामी सतह या झिल्ली की अनुनाद में, जैसे ढोल पर चढ़ा हुआ चमड़ा या कंपन करते हुए धातु प्लेट, नोड्स का नोडल रेखाओ में परिवर्तन हो जाता हैं, एवं जहां सतह गतिहीन होती है वहां रेखाओ का निर्माण हो जाता है, यह रेखाएं सतह को अलग-अलग क्षेत्रों में विभाजित करती है जो विपरीत चरण के साथ कंपन करती है। इन्हें सतह पर बालू छिड़क कर देखा जा सकता है, और इसके परिणामस्वरूप बनने वाली रेखाओं के जटिल नमूने को चल्दनी आकृतियाँ कहा जाता है।

संचरण लाइनों में एक वोल्टेज नोड एक विद्युत प्रवाह एंटीनोड होता है, और एक वोल्टेज एंटीनोड एक करंट नोड होता है।

नोड वे बिंदु है जहा विस्थापन शून्य होता है, न कि वे बिंदु जहां दो घटक तरंगें प्रतिच्छेद करती हैं।

सीमा शर्तें

जहां नोड्स तरंगों को परावर्तित करने वाली सीमा के संबंध में होते हैं, वहां तरंगे अंत की स्थिति या सीमा की स्थिति पर निर्भर करती है। चूंकि अंत स्थितियाँ विभिन्न प्रकार की होती हैं, गुंजयमान यंत्रों के सिरे सामान्यतः दो में से एक प्रकार के होते हैं जो पूर्ण परावर्तन का कारण बनते हैं:

• निश्चित सीमा: इस प्रकार की सीमा के उदाहरण हैं गिटार स्ट्रिंग के अनुलग्नक बिंदु , अंग पाइप या वुडविंड पाइप जैसे खुले पाइप का बंद सिरा, ड्रमहेड की परिधि, संचरण लाइन जिसके अंत में शार्ट सर्किट किया गया है, या लेजर कैविटी के सिरों पर लगे दर्पण। इन उद्धरणों में, लहर के आयाम को सीमा पर शून्य करने के लिए विवश किया जाता है, परिणामस्वरूप सीमा पर एक नोड होता है, एवं अन्य नोड इसके अर्ध तरंग दैर्ध्य के गुणकों के अंतराल पर उपस्थित होते हैं:
  0,  λ/2,  λ,  3λ/2,  2λ, ..., nλ/2
• मुक्त सीमा:: इसके उदाहरण खुले शिरे वाले अंग या वुडविंड पाइप, सिलाफ़न झंकार या ट्यूनिंग कांटा, एंटीना (रेडियो) के कंपन करते हुए अनुनादन करते हुए सलाखों के शिरे, या खुले शिरे वाली एक संचरण लाइन है। इस प्रकार में तरंग के आयाम का व्युत्पन्न (पथरी) (ढलान) (ध्वनि तरंगों में दबाव, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में विद्युत प्रवाह) को सीमा पर शून्य करने के लिए पाबंद किया जाता है। तो सीमा पर एक आयाम अधिकतम (एंटीनोड) होता है, पहला नोड अंत से एक चौथाई तरंग दैर्ध्य होता है, और अन्य नोड वहां से आधे तरंग दैर्ध्य अंतराल पर होते हैं :
  λ/4,  3λ/4,  5λ/4,  7λ/4, ..., (2n+1)λ/4

उदाहरण

ध्वनि

एक ध्वनि तरंग में संपीड़न एवं विस्तार करते हुए वैकल्पिक चक्र होते हैं। दबाव के दौरान, माध्यम के अणुओं को एक साथ पाबंद किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव और घनत्व दोनों में वृद्धि होती है। विस्तार के दौरान अणुओं को अलग करने के लिए पाबंद किया जाता है, जिसके कारण परिणामस्वरूप दबाव और घनत्व कम हो जाता है।

निर्दिष्ट लंबाई में नोड्स की संख्या तरंग की आवृत्ति के सीधे आनुपातिक होती है।

कभी-कभी गिटार, वायलिन या अन्य तार वाले वाद्य यंत्रों पर, लयबद्ध्स बनाने के लिए नोड्स का उपयोग किया जाता है। जब एक निश्चित बिंदु पर उंगली को स्ट्रिंग के ऊपर रखा जाता है, लेकिन स्ट्रिंग को फ्रेटबोर्ड तक नीचे नहीं धकेलता है, तो एक तीसरा नोड बनाया जाता है (पुल (साधन) और अखरोट (साधन) के अतिरिक्त) और एक लयबद्ध बजता है। सामान्य खेल के दौरान जब झल्लाहट का उपयोग किया जाता है, तो लयबद्ध हमेशा सम्मलित होते हैं, चूंकि वे शांत होते हैं। कृत्रिम नोड विधि के साथ, अधिस्वर जोर से होता है और मौलिक आवृत्ति टोन शांत होता है। यदि उंगली को स्ट्रिंग के मध्य बिंदु पर रखा जाता है, तो पहला अधिस्वर सुनाई देता है, जो मौलिक नोड के ऊपर एक सप्तक है जिसे बजाया जाएगा, यदि लयबद्ध नहीं बजाया जाता। जब दो अतिरिक्त नोड्स स्ट्रिंग को तिहाई में विभाजित करते हैं, तो यह एक सप्तक और एक पूर्ण पाँचवाँ (बारहवाँ) बनाता है। जब तीन अतिरिक्त नोड स्ट्रिंग को क्वार्टर में विभाजित करते हैं, तो यह एक दोहरा ऑक्टेव बनाता है। जब चार अतिरिक्त नोड स्ट्रिंग को पांचवें में विभाजित करते हैं, तो यह एक दोहरा-ऑक्टेव और एक प्रमुख तीसरा (17वां) बनाता है। सप्तक, प्रमुख तीसरा और पूर्ण पाँचवाँ एक प्रमुख राग में सम्मलित तीन नोड हैं।

विशेषता ध्वनि जो श्रोता को किसी विशेष उपकरण की पहचान करने की अनुमति देती है, वह बहुत अधिक उपकरण द्वारा बनाए गए लयबद्ध के सापेक्ष परिमाण के कारण होती है।

श्लाडनी प्लेट पर रेत नोड्स को उजागर करती है।

दो या तीन आयामों में तरंगें

हाइड्रोजन तरंग कार्यों पर रेडियल और कोणीय नोड।

दो आयामी स्थायी तरंगों में, नोड्स वक्र होती हैं (प्रायः सीधी रेखाएँ या वृत्त जब सरल ज्यामिति पर प्रदर्शित की जाती हैं।) उदाहरण के लिए, रेत उन क्षेत्रों को इंगित करने के लिए एक कंपन अर्न्स्ट श्लाडनी के नोड्स के साथ एकत्र होती है जहां प्लेट नहीं चल रही है।

रसायन विज्ञान में, प्रमात्रा यांत्रिकी तरंगों, या परमाणु कक्षीय, का उपयोग इलेक्ट्रॉनों के तरंग-सदृश गुणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इनमें से कई प्रमात्रा तरंगों में नोड और एंटीनोड भी होते हैं। इन नोड्स और एंटीनोड्स की संख्या और स्थिति एक परमाणु या सहसंयोजक बंधन के कई गुणों को जन्म देती है। परमाणु कक्षकों को रेडियल और कोणीय नोड्स की संख्या के अनुकूल वर्गीकृत किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणु के लिए एक रेडियल नोड एक क्षेत्र है जो वहां होता है जहां परमाणु कक्षीय के लिए तरंग क्रिया शून्य के बराबर होती है, जबकि कोणीय नोड एक समतल विमान होता है ।

आण्विक कक्षकों को बंधन चरित्र के अनुकूल वर्गीकृत किया जाता है। नाभिक के बीच एक एंटीनोड वाले आणविक कक्षाएँ बहुत स्थिर होते हैं, और बंधन कक्षाएँ के रूप में जाने जाते हैं जो बंधन को मजबूत करते हैं। इसके विपरीत, नाभिक के बीच एक नोड के साथ आणविक कक्षाएँ इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण स्थिर नहीं होंगे और उन्हें एंटी-संबंध कक्षाएँ के रूप में जाना जाता है जो बंधन को कमजोर करते हैं । एक अन्य ऐसी प्रमात्रा यांत्रिकी अवधारणा एक डिब्बा में कण है जहां तरंग फलन के नोड्स की संख्या प्रमात्रा ऊर्जा स्थिति को निर्धारित करने में सहायता कर सकती है - शून्य नोड जमीनी स्थिति से मेल खाती है, और एक नोड पहली उत्तेजित अवस्था से मेल खाती है, आदि। सामान्यतः, यदि कोई आइजेनस्टेट्स को बढ़ती हुई ऊर्जाओं के क्रम में व्यवस्थित करता है, $\epsilon _{1},\epsilon _{2},\epsilon _{3},...$, ईजेनफंक्शन इसी प्रकार से नोड्स की बढ़ती संख्या के क्रम में व्यवस्थित करता हैं; nth ईजेनफंक्शन में n−1 नोड हैं, जिनमें से प्रत्येक के बीच निम्नलिखित ईजेनफंक्शन में कम से कम एक नोड है।