Русская Википедия:Упругие волны

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Упру́гие во́лны — волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил. При распространении таких волн в среде перемещаются малые упругие колебания[1].

Источником упругой волны является удар[2], взрыв или вибрация.

Общая классификация

В зависимости от частоты различают инфразвуковые, звуковые, ультразвуковые и гиперзвуковые упругие волны.

В жидких и газообразных средах может распространяться только один тип упругих волн — продольные волны. В волне этого типа движение частиц осуществляется в направлении распространения волны.

В твёрдых телах существуют касательные механические напряжения, что приводит к существованию других типов волн, в которых движение частиц осуществляется по более сложным траекториям.

Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, называют сейсмическими волнами.

Упругие волны в твёрдых телах

Наиболее распространёнными типами упругих волн в твёрдых телах являются:

  • продольные волны — волны с колебанием частиц вдоль направления распространения волны;
  • поперечные волны — волны с колебанием частиц перпендикулярно направлению распространения волны;
  • поверхностные волны (например, волны Рэлея) — волны с колебанием частиц по эллипсам вдоль поверхности тела;
  • волны Лэмба — волны в тонких пластинах;
  • изгибные волны — распространение колебаний деформации изгиба в стержнях или пластинах, длина волны которых много больше толщины стержня или пластины.

Распространение упругих колебаний в кристаллических твёрдых материалах может трактоваться не только как упругая волна, но и как поток квазичастиц-фононов — квантов колебаний кристаллической решётки. В такой трактовке каждый квант несёт энергию <math>h\nu</math> (<math>h</math> — постоянная Планка, <math>\nu</math> — частота колебания) и движется со скоростью звука. Количество квантов подбирается так, чтобы плотность потока энергии в волновом и частичном представлениях совпала. Ситуация такая же, как с электромагнитным излучением, квантом которого является фотон (фотонная модель, в отличие от фононной, актуальна для всех сред).

Практическое применение

Упругие волны широко используются:

В медицине:

В геофизике:

В технике:

В музыке:

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания Шаблон:ВС