ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спектральное представление сложных колебаний из "Звуковые волны Издание 2 " Как видим, аналогия между акустическим интерферометром И радиоинтерферометром весьма велика. Но есть и различие. В случае звука волны распространяются преимущественно в одном направлении от микрофона звук, преобразованный в электрические колебания, передаётся по проводу к электронному осциллографу. [c.139] Теперь мы располагаем достаточными сведениями, чтобы перейти к обсуждению более сложных вопросов. До сих пор нас преимущественно интересовала простейшая синусоидальная форма звуковой волны такой волной является, например, чистый звуковой тон определённой частоты. Однако распространяющиеся в воздухе звуковые волны обычно имеют более сложную форму, особенно если частицы воздуха подвергаются одновременному действию нескольких волн, которые могут к тому же итти в различных направлениях. Такие звуки, как например шум, как мы в-цдели на рис. 50, вообще не имеют никакой устойчивой формы. [c.139] Наука положительно ответила на этот вопрос и указала, как и какой суммой гармонических колебаний можно представить любое сложное периодическое колебание это было крупным шагом вперёд в развитии физики и математики. Именно, если складывать ряд синусоидальных колебаний с кратными частотами, находящимися между собой в отношении 1 2 3 4. .., то соответствующим подбором значений амплитуд и фаз этих колебаний можно в результате получить периодическое колебание любой формы — треугольной, прямоугольной, пилообразной и т. д. Иначе говоря, какую бы сложную форму ни имело периодическое колебание, его всегда можно представить в виде ряда простых синусоидальных иди гармонических колебаний с различными амплитудами и фазами, причём если частоту сложного колебания принять за единицу, то частоты составляющих должны находиться в отношении 1 2 3 4... [c.141] Спектральное разложение сложных колебаний имеет чрезвычайно большое значение в учении о колебаниях. [c.143] любой сложный периодический процесс может быть представлен суммой гармоннческих колебаний с кратными частотами, имеющими соответствуюи1ие значения амплитуд и фаз. Как же будет обстоять дело для непериодических процессов Можно ли такие процессы, как, например, звук выстрела, т. е. процессы типично непериодические, представить суммой гармонических колебаний и соответствующим этой сумме спектром колебаний Да, можно. Но эта сумма и соответствующий ей спектр для непериодических процессов существенно отличаются от спектрального представления периодических процессов. Это различие можно уяснить на таком примере. [c.143] Представляет собой линейчатый спектр периодического процесса сложной формы. [c.145] При другой частоте толчков спектральные линии расположатся по-иному, но они будут находиться в той же полосе частот, что и при частоте толчков, равной 50 гц. Постепенно уменьшая частоту толчков, мы найдём в результате анализа колебаний, что число спектральных линий будет всё более и более возрастать. Так, при частоте толчков в 25 гц основной частотой будет частота 25 гц гармоники распределятся в той же полосе частот, что и при частоте толчков 50 гц, но их будет в 2 раза больше. При этом огибающая спектральных линий будет такой же (при соответствующем подборе масштаба ординат), как и при частоте толчков в 50 гц (пунктир на рис. 84,а). [c.145] наконец, на колеблющееся тело действует только один единственный толчок, после которого колебания сравнительно быстро затухают (рис. 84, б). Анализ такого типично непериодического процесса покажет нам, что здесь нет отдельных спектральных линий, эти линии настолько тесно сблизились одна с другой, что разделить их уже не представляется возможным. Спектр отдельного затухающего колебания тела — сплошной или непрерывный на рис. 84, б он изображён зачернённой площадью. Огибающая этого сплошного спектра подобна резонансной кривой максимум огибающей расположен при частоте, равной частоте затухающего колебания тела, а в стороны от этой частоты амплитуда спадает (тем резче, чем меньше затухание). [c.145] Различие в спектрах периодического колебания (линейчатый спектр) и непериодического колебания (сплошной спектр) легко можно проверить в простых опытах с роялем. Нажмём на педаль рояля и тем самым освободим его струны. Если создать в комнате какой-нибудь музыкальный тон, то после его прекращения рояль будет звучать на частоте этого тона струна рояля, имеющая собственную частоту, блр.зкую к частоте тона, откликнется на него. Если же создать звук сложно11 формы, например взять аккорд на каком-нибудь другом музыкальном инструменте, то. откликнется , не одна, а несколько струн рояля спектральные, составляющие сложного звука воздействуют на соответствующие струны рояля (линейчатый спектр). Резкий отрывистый звук вызовет звучание всех струн рояля, поскольку в таком звуке присутствуют все частоты звукового диапазона (сплошной спектр). [c.145] Мы видели, ЧТО любое сложное периодическое колебание может быть представлено суммой синусоидальных колебаний с кратными частотами. Оказывается, что непериодическое колебание (отдельное затухающее колебание, импульс, обрывок синусоиды и т. п.) может быть представлено как сумма гармонических колебаний, но число колебаний, входящих в сумму, неограниченно велико (бесконечно), и частоты этих колебаний непрерывно распределены по всему спектру ). [c.146] Может возникнуть вопрос, почему обрывок синусоиды не представляет сооой периодического процесса. Следует поэтому несколько уточнить понятие периодического процесса. [c.146] Вернуться к основной статье