今回はある四角形の形をしたパルス派の進行を数値計算してみる。両端は固定端なので、パルス派は正負逆転するはずである。

import java.applet.*;
import java.awt.*;
/*
 * <applet code="Wave1applet" width=300 height=300>
 * </applet>
*/

public class Wave1applet extends Applet implements Runnable
{
        int tmax,i,count;
        double c,dt,dx;
        double y[][]=new double[3][100];

        Thread t;

        public void init()
        {
                tmax=30;
                c=1.0;
                dt=1.0;
                dx=1.0;
                count=0;
                t=new Thread(this);
                t.start();
        }

        public void run()
        {
                try
                {
                        for(i=0;i<100;i++) 
                        {
                                if(i>10 && i<20) 
                                {
                                        y[0][i]=1.0;
                                }
                                else 
                                {
                                        y[0][i]=0.0;
                                }
                        }
                        repaint();
                        count++;
                        Thread.sleep(100);

                        for(i=1;i<100-1;i++) 
                        {
                                y[1][i]=y[0][i]+c*c/2.0*dt*dt/(dx*dx)*(y[0][i+1]+y[0][i-1]-2.0*y[0][i]);
                        }
                        y[1][i]=y[1][100-1]=0.0;        //境界条件
                        repaint();
                        count++;
                        Thread.sleep(100);

                        while(true) 
                        {
                                for(i=1;i<100-1;i++) 
                                {
                                        y[2][i]=2.0*y[1][i]-y[0][i]+c*c*dt*dt/(dx*dx)*(y[1][i+1]+y[1][i-1]-2.0*y[1][i]);
                                }
                                y[2][0]=y[2][100-1]=0.0;        //境界条件
                                for(i=0;i<100;i++) 
                                {
                                        y[0][i]=y[1][i];
                                        y[1][i]=y[2][i];
                                }
                                repaint();
                                count++;
                                Thread.sleep(100);
                        }
                }
                catch(Exception e)
                {
                        System.out.println(e);
                }
        }

        public void paint(Graphics g)
        {
                Dimension d=getSize();
                g.setColor(Color.black);
                int w=d.width/100;
                int h=d.height-1;
                int y1,y2;

                for(i=0;i<99;i++) 
                {
                        if(count==0) 
                        {
                                y1=(int)((h-h*y[0][i])/2);
                                y2=(int)((h-h*y[0][i+1])/2);
                        }
                        else if(count==1)
                        {
                                y1=(int)((h-h*y[1][i])/2);
                                y2=(int)((h-h*y[1][i+1])/2);
                        }
                        else 
                        {
                                y1=(int)((h-h*y[2][i])/2);
                                y2=(int)((h-h*y[2][i+1])/2);
                        }
                        g.drawLine(i*w,y1,(i+1)*w,y2);
                }
        }
}

初期状態のパルスは、左右に半分ずつの高さになり別れ、一方では固定端で反射して、正負逆転していることがわかる。

アプレットの表示ができない場合は、Sun Microsystems 社のJavaソフトウェアが必要です。ダウンロードは http://java.com/ja/download/index.jsp でできます。