Resonansmönster

Resonansmönster är den rumsliga fördelningen av oscillationsamplituder eller fältstyrkor i ett system när det utsätts för svängningar vid eller nära en naturlig resonansfrekvens. I ett sådant tillstånd dominerar systemets egenvibrationer eller normalmoder, vilka bestäms av geometri, randvillkor och materialegenskaper. Mönstren kännetecknas av nodpunkter där rörelsen eller trycket är nära noll och av antinoder där amplituden är störst. När energi tillförs vid en resonansfrekvens förstärks svängningen och mönstret blir särskilt tydligt.

Resonansmönster uppträder inom många områden, till exempel mekaniska konstruktioner som strängar, membran och plattor; akustik i rum och musikinstrument; samt elektromagnetism i kaviteter, vågledare och antenner. Exempelvis har ett svängande sträng ett grundläggande mönster med en antinode i mitten och nodpunkter vid ändarna, medan högre ordningens former har fler nodlinjer. För en cirkulär trumma följer mönstren särskilda funktioner (t.ex. Bessel-funktioner) och uppvisar rotationssymmetri; i ett rektangulärt plattformer uppträder modeformer som består av korsande nodlinjer.

Observation och analys sker ofta genom metoder som laser Doppler-vibrometri, Schlieren-teknik eller känsliga mikrofoner och sensorer för att kartlägga de spatiala mönstren. Kännedom om resonansmönster är viktig vid design och optimering av strukturer och resonatorer, för att undvika oönskad förstärkning eller utnyttja specifika modeformer i instrument, filtrering och kommunikation.