Взаимодействие волн, имеющих различные частоты

До сих пор рассматривались механические элементы, определяющие динамическое поведение конструкций. В большинстве случаев конструкции являются не изолированными, а располагаются на поверхности сплошной среды или окружены ею. Поскольку упругие волны могут распространяться во всех средах, то следует ожидать некоторого взаимодействия с этими средами. Например, колеблющаяся конструкция возбуждает акустические волны в воздухе, которые будут слышны, если их интенсивность и частота располагаются в пределах чувствительности уха. Акустические волны будут также отражаться от окружающей среды и влиять на динамическое поведение конструкции. Аналогично, когда акустические волны от одного источника, например колеблющейся поверхности, падают на другую гибкую поверхность, они порождают на этой поверхности нагрузки в виде периодически меняющегося давления, что заставляет ее колебаться и в свою очередь излучать акустические волны (рис. 1.25). В принципе явление акустических взаимодействий с конструкцией можно описать уравнениями движения конструкции и окружающей среды. До сих пор ввиду сложности геометрии действительных конструкций и многократности отражений акустических волн это совсем не легкая задача, и обычно только очень простые идеализированные задачи могут быть решены с необходимой степенью точности. Однако эти простые классические решения могут оказать значительную помощь в понимании сути явления и в интерпретации результатов экспериментальных исследований или очень громоздких расчетов на ЭВМ, Особенно важно помочь инженерам понять суть результатов различных замеров шумов и колебаний, получаемых ими, а также оценить влияние изменений различных параметров. Без подобных экспериментов получение и оптимизация данных экспериментов с целью снижения шума установок и решения реальных задач подавления колебаний будет, разумеется, очень сложным делом. Некоторые работы общего характера [1.47— 1.52] могут представить интерес для читателей, которые только начинают знакомиться с этой темой. [c.52]

Так как при возбуждении, а также и при измерении часто требуется резонансное взаимодействие между светом и объектом воздействия, то необходимо иметь возможность выбора подходящей длины волны импульсного излучения. Излучение многих лазеров, таких, как рубиновые, на стекле с неодимом и на ЛИГ Nd, газовые, может перестраиваться лишь в узком диапазоне длин волн. Напротив, благодаря широкой линии люминесценции соответствующих органических молекул излучение лазеров на красителях может перестраиваться в более широком диапазоне длин волн, примерно в пределах 100 нм. Выбор нескольких красителей и их последовательное применение в качестве активной среды позволяют перекрыть весь видимый диапазон длин волн (см. гл. 2). Однако для возбуждения электронных, колебательных и вращательных уровней различных веществ требуется излучение в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной частей спектральной области. Для этого используются разнообразные методы преобразования частоты, применение которых позволяет преобразовать импульс со средней частотой 0)0 в подобный импульс со средней частотой ш. Специальный метод преобразования частоты уже был описан в связи с рассмотрением генерации импульсов посредством синхронной накачки лазера на красителе. Изменение частоты первичного излучения происходит при этом в результате двухфотонного процесса, разделяющегося на следующие этапы после поглощения фотона с высокой энергией излучается фотон с малой энергией. Разность энергий фотонов выделяется в виде тепла и передается люминесцирующим молекулам. При этом преобразовании одновременно существенно уменьшается длительность импульсов. [c.272]

В нелинейной феде волны взаимодействуют друг с другом, порождая комбинационные тона. В случае слабой нелинейности наиболее эффективный обмен энергией между различными спектральными компонентами поля возникает при выполнении условий синхронизма, когда отклик среды на комбинационной частоте распространяется со скоростью собственной волны системы на этой частоте. Другими словами, должен иметь место резонанс в пространстве—времени. [c.120]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

Очевидно, кривизна луча, выходящего из данной точки фронта, определится законом изменения медленности вблизи данной точки. Поэтому вообще кривизны лучей будут различны, а новые фронты волны, как правило, уже не будут плоскими. Возникает вопрос в какой степени можно продолжать пользоваться лучевой картиной, если волна плоская только на одном каком-то фронте Очевидно, точное изображение поля при помощи лучевой картины уже невозможно соседние лучевые трубки уже не тождественны, симметрия нарушена и между ними может происходить акустическое взаимодействие через стенки. Но при очень высоких частотах искривление фронта окажется еще очень малым для участков, очень больших по сравнению с длиной волны. Волну можно тогда считать локально плоской, и тонкие лучевые трубки будут долга идти почти параллельно. Если нас интересуют локальные свойства звукового поля, а не вся картина поля в целом во всей среде, то волну можно считать всюду локально плоской с медленно меняющимся направлением распространения. Пока взаимодействие между лучевыми трубками мало, им можно пренебрегать, что [c.185]

Поскольку распространение света в преломляющей среде связано со свойствами молекул, а именно с их поляризуемостью под действием электромагнитной волны, то различные вещества будут иметь разную преломляющую способность. Физически механизм поляризуемости сводится к способности положительных и отрхщательных зарядов смещаться друг относительно друга. При этом в колебательном движении под действием световой волны принимают участие электронные оболочки и ядра атомов, которые в соответствии со структурой вещества и силами взаимодействия имеют собственные частоты колебаний, расположенные в той или иной области спектра. Для большинства чистых жидкостей собственные колебания электронов имеют соответствующие им полосы поглощения, расположенные в ультрафиолетовой части спектра. Полосы поглощения, связанные с колебанием ядер, находятся в инфракраснодг участке спектра. Поляризуемость мо- [c.458]

При проведении измерений на сверхвысоких частотах необходимо иметь в виду, что для плоского однородного слоя, обладающего потерями, выражения для коэффициентов отражения и прохождения радиоволны при нормальном падении волны представляют собой осциллирующие функции с амплитудой, убывающей по мере возрастания И или отношения ИIX. Период этой функции определяется длиной волны X и показателем преломления измеряемого слоя, а степень убывания - коэффициентом затухания волны. На рис. 23 приведены зависимости коэффициента отражения при малом значении от толщины двух материалов. Как видно, период обратно пропорционален диэлектрической проницаемости измеряемого слоя. Зависимость коэффициента прохождения от толщины для материалов с различным поглощением приведена на рис. 24. Таким образом, при взаимодействии плоской электромагнитной волны с плоским диэлектрическим слоем характер результщ ющего сигнала зависит от вида поляризации, значений 8 и и определяется явлением интерференции падающей и отраженных от границ раздела волн. [c.434]

Колебания по Г. Фрелиху [91] связаны с сильным взаимодействием поляризационных волн в определенной полосе, лежащей в-области частот порядка 10 Гц, с тепловым резервуаром и обеспечивается притоком энергии от метаболических источников. Пр этом в биологических системах с низкочастотными коллективными колебаниями создаются благоприятные условия для явлений типа бозе — эйнштейновской конденсации, в ходе которой происходит перераспределение энергии между различными степенями свободы и концентрация в низкочастотных видах колебаний. Конденсация определяет возможность целенаправленного конформационного превращения. Доказать наличие именно такого механизма генерации Г. Фрелих не мог (см. ниже). К тому же в период, когда им была выдвинута гипотеза, роль когерентных колебаний для функционирования клетки, а следовательно, и их необходимость для последней не были известны. Лишь в одной из поздних работ [21] он осторожно предполагает, что биологические системы сами как- [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...