Рефракция волновой энергии

Уравнение (106) определяет рефракцию волновой энергии, т. е. скорость изменения волнового числа вдоль траекторий (105), проходимых со скоростью распространения энергии Uj, одним словом, вдоль лучей. [c.387]

Этим завершается краткое отступление, к которому в конце книги мы еш е сделаем небольшое примечание. Однако, может быть, следует отметить, что система шести дифференциальных уравнений первого порядка (106) и (107), описываюш,ая движение волнового пакета вдоль лучей и рефракцию волновой энергии, обладает многими практическими полезными свойствами уравнений движения частицы, в частности возможностью быстро вычислить решения при заданных начальных значениях Xl и ki. [c.389]

В неоднородной системе мы можем ожидать (разд. 3.8), что волновая энергия, распространяющаяся с групповой скоростью (101), будет испытывать рефракцию, т. е. изменения волнового числа вследствие неоднородности. Наоборот, частота со должна оставаться неизменной действительно, анализ Фурье показывает, что в любой системе, удовлетворяющей линейным уравнениям, коэффициенты которых не зависят явно от времени, не может происходить энергообмена между различными частотами. Эти ожидания подтверждаются следующим простым анализом. [c.386]

В неоднородных средах возможно волноводное распространение радиоволн, при к-ром происходит локализация потока энергии между определ. поверхностями, за счёт чего волновые поля между ними убывают с расстоянием медленнее, чем в однородной среде (атм. волновод). В средах с плавными неоднородностями локализация связана с рефракцией, а в случае резких границ — с отражением. [c.256]

После выяснения этих геометрических соотношений обратимся к рассмотрению внутренней конической рефракции, теоретически предсказанной Гамильтоном (1805—1865) в 1832 г. Примерный ход рассуждений Гамильтона был следующий. Пусть плоскопараллельная пластинка из двуосного кристалла прикрыта с одной стороны непрозрачным экраном с малым отверстием О (рис. 293). Осветим пластинку параллельным пучком неполяризованных лучей таким образом, чтобы после преломления на передней поверхности пластинки волновая нормаль оказалась направленной вдоль одной из оптических осей второго рода О А. Волновой нормали ОА соответствует конус лучей. Энергия распространяется [c.511]

Приведем еще один интересный пример, иллюстрирующий отличие процессов отражения упругих волн в кристаллах от изотропного случая. Пусть свободная граница кристалла расположена параллельно акустической оси, не являющейся направлением высокой симметрии. Для ряда таких осей возможна так называемая внутренняя коническая рефракция [2, 5, 6], заключающаяся в том, что при повороте поляризации распространяющихся вдоль них сдвиговых волн вектор Умова — Пойнтинга описывает конус (аналогичное явление известно и в кристаллооптике). Рассмотрим случай, когда волновая нормаль падающей сдвиговой волны ориентирована вдоль оси симметрии третьего порядка тригонального кристалла (ось 1), являющейся акустической осью, а вектор поляризации повернут приблизительно на 45° относительно поверхности (рис. 9.6) [12]. При этом вектор групповой скорости ориентирован под углом к поверхности и волна с ней взаимодействует. Решение соответствующей граничной задачи и экспериментальное исследование показывают [121, что вектор поляризации отраженной волны того же типа, что и падающая, поворачивается на 90° относительно первоначальной ориентации. Это соответствует тому, что нормальная составляющая вектора Умова — Пойнтинга меняет знак, т. е. поток энергии отраженной волны отходит от поверхности (рис. 9.6). Сказанное нужно иметь в виду при проведении акустических экспериментов, [c.226]

Влияние рефракции на распределение энергии цунами хорошо видно на рис. 5.10, на котором общая энергия цунами была разделена на равные части волновыми лучами, исходя- [c.260]

Возьмем пластинку двухосного кристалла, например арагонита, вырезанную так, что две ее параллельные грани перпендикулярны к оптической оси волновых нормалей. Если па такую пластинку нормально к одной из параллельных граней падает узкий нучок монохроматического света, то внутри пластинки энергия будет распространяться в полом конусе, конусе внутренней конической рефракции. При выходе с противоположной стороны световой пучок образует полый цилиндр (рис. 14.13). На экране, параллельном грани нашей кристаллической пластинки, следует ожидать появ.ления яркого круглого кольца. Это замечательное явление было предсказано Вильямом Р. Гамильтоном в 1832 г., а через год его наблюдал Ллойд, исследовавший ио предложению Гамильтона арагонит. Успех эксперимента послужил одним из наиболее четких подтверждений волновой теории свста, развитой Френелем, и в очень сильной степени способствовал ее всеобщему признанию (см. Историческое введение , стр. 17). - [c.634]

Если свойства жидкости постепенно изменяются, то лучи снова могут оказаться другими например, в гл. 4 будет показано, что изменения волновой скорости с вызывают рефракцию (преломление) лучей, так же как и в геометрической оптике, в сущности потому, что они изменяют условие стационарности фазы. С другой стороны, поток энергии вдоль трубки лучей, а именно произведение площади ее поперечного сечения А на акустическую интенсивность / = р11роС, сохраняется постоянным тогда и только тогда, когда р изменяется как ( /рос) 2 = у-1/2 опять как в (91). Эти соображения усиливают важность (91) как подходящего правила для определения распределения амплитуд во всех задачах геометрической акустики, как только лучевые трубки найдены. [c.156]

Хотя Гамильтон и предсказал коническую рефракцию, его объяснение неправильно. При более детальном изучении оказалось, что явление выглядит иначе, чем предсказывал Гамильтон. Применяя более узкие отверстия в экране, Погген-дорф (1796—1877) нашел, что кольцо в действительности двойное. Объяснение было дано Фохтом (1850—1919). Гамильтон рассматривал строго плоскую волну, распространяющуюся в кристалле точно в направлении оптической оси. Физически это реализовать невозможно. Если бы даже можно было осветить отверстие О строго плоской волной, то после прохождения через него волна перестала бы быть плоской из-за дифракции. Такая волна распадается на бесконечное множество плоских волн, направления распространения которых близки к направлению оптической оси. Нельзя ограничиться рассмотрением поведения только одной волны, распространяющейся строго в направлении оптической оси. Это ясно уже из того, что на ее долю приходится исчезающе малая энергия, и физически ничего не изменится, если эту волну даже совсем удалить из волнового комплекса. Необходимо рассмотреть бесконечное множество плоских волн, [c.512]

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощённая теория распространения звука, пренебрегающая дифракционными явлениями (см. Дифракция звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей. В однородной среде звуковые лучи — прямые линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препятствий, отражение и преломление лучей на границе между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражение звука, Преломление звука), фокусировку Звука акустич. линзами и зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, рассеяние звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д. Расчёт звуковых полей при помощи Г. а. даёт удовлетворительную точность только при длине волны звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерами препятствия, фокусирующей линзы). Г. а. неприменима или даёт значительную погрешность в областях, где вследствие волновой природы звука существенны дифракцион- [c.77]

Для предсказания цунами и для других инженерных приложений важно знать изменение высоты, периода и направления фронта волны вследствие рефракции. Этой цели служат рефракционные диаграммы, на которых показано положение гребней волн на разных расстояниях в один и тот же момент, либо положение гребня одной волны в разные моменты времени. Сетка линий, называемых ортогоналями, повсюду перпендикулярных линиям волновых гребней, изображается на той же карте. Предполагается, что энергия, переносимая между любыми двумя ортогоналями, остается одной и той же. Это позволяет оценить изменение высоты волны в процессе рефракции. Иногда ортого-нали строятся непосредственно без помощи картины гребней. [c.95]

Подытоживая рассмотрение ультразвуковых датчиков, применяемых в сейсмическом моделировании, можно сказать, что в настоящее время мы в состоянии излучить в модель короткий импульс (например, зажатым кристаллом), а также неискажешхо принять его (например, приемником со стержневой насадкой, емкостным приемником) и зарегистрировать на экране в удобном для обработки виде (например, в виде одного колебания). Однако это касается ряда простейших моделей, таких, где слабое излучение и малочувствительный прием еще обеспечивают регистрацию волн. В сложных моделях с экранированием волн, с дифракцией, рефракцией и головными волнами происходит большая потеря ультразвуковой энергии, поэтому названные малочувствительные датчики уже не могут обеспечить регистрации волн, а более мощные сегнетовые датчики не могут, как отмечалось, без различного рода искажений обеспечить излучение и регистрацию исследуемых волн. В этих условиях часто приходится мириться с искажениями и слабой разрешенностью волновой картины. [c.65]

ЛЙНЗА акустическая, устройство для фокусировки звука путём изменения длины пути, проходимого акустич. волной, и её преломления (рефракции) на граничных поверхностях. Свойства Л. определяются свойствами материала линзы и окружающей её среды и формой преломляющих поверхностей линзы. Показатель преломления Л. п=сх с , где Сз и j — скорости волн в материале линзы и в окружающей среде соответственно. При >1 < i) собирающая линза имеет хотя бы одну выпуклую преломляющую поверхность и наз. замедляющей. При п<1 ( 2> i) собирающая Л. имеет хотя бы одну вогнутую преломляющую поверхность и наз. ускоряющей. Материал для Л. должен обладать миним. затуханием и волновым сопротивлением, близким к волновому сопротивлению окружающей среды. Л. изготавливают из тв. материалов, жидкостей и газов. В последних двух случаях используют оболочку, обеспечивающую макс. прохождение энергии и незначит. отклонение лучей при преломлении. Ускоряющие Л. обла- [c.348]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...