22. Амплитуда и фаза при вынужденных колебаниях. Резонансные кривые.
При вынужденных колебаниях сила совершает положительную работу и обеспечивает приток энергии к колебательной системе. Она не дает колебаниям затухать, несмотря на действие сил трения.
Амплитуда установившихся вынужденных колебаний прямо пропорциональна амплитуде вынуждающей силы F0, обратно пропорциональна массе m системы и уменьшается с увеличением коэффициента затухания β. При постоянных F0, m и β амплитуда зависит только от соотношения циклических частот вынуждающей силы β и свободных незатухающих колебаний системы.
Если нет диссипации т.е β=0, то амплитуда колебаний
растет с увеличением циклической частоты
ω вынуждающей силы Fвн и при становится
бесконечно большой (след. рисунок)
Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении вынуждающей частоты ω к частоте собственных колебаний системы называется резонансом:
1 – колебательная система без трения; при резонансе амплитуда xm вынужденных колебаний неограниченно возрастает; 2, 3, 4 – реальные резонансные кривые для колебательных систем с различным трением: β2<β3<β4.
23 Волны. Монохроматические волны.
Волна — это явление распространения в пространстве с течением времени возмущения (чередование максимумов и минимумов) физической величины, например, плотности вещества, напряжённости электрического поля, температуры и т.д.
Перенос энергии — принципиальное отличие волн от колебаний, в которых происходят лишь «местные» преобразования энергии. Волны способны удаляться на значительные расстояния от места своего возникновения.
В зависимости от физической среды, в которой распространяются волны, их свойства различны и поэтому различают:
электромагнитные волны (радиоволны, свет, рентгеновские лучи) ;
упругие волны (звук, сейсмические волны) ;
волны в плазме;
гравитационные волны;
объёмные волны (распространяющиеся в толще среды) ;
волны на поверхности жидкости.
По отношению к направлению колебаний частиц среды, в которой распространяется волна, выделяют:
продольные волны (волны сжатия, P-волны) волна распространяется параллельно колебаниям частиц среды (звук) ;
поперечные волны (волны сдвига, S-волны) — частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны (электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред) ;
волны смешанного типа.
По виду фронта волны (поверхности равных фаз):
плоская волна — плоскости фаз перпендикулярны направлению распространения волны;
сферическая волна — поверхностью фаз является сфера;
цилиндрическая волна — поверхность фаз напоминает цилиндр.
Волновая поверхность - геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фаз.
Волновой фронт - это поверхность, до которой дошли колебания к данному моменту времени. Волновой фронт является частным случаем волновой поверхности.
Монохроматическая волна - строго гармоническая (синусоидальная) волна с постоянными во времени частотой, амплитудой и начальной фазой.
24. Поляризация волн. Три вектора, определяющих электромагнитную волну. Световой вектор. Виды поляризации.
Поляризация волн - характеристика волн, определяющая пространственную направленность векторных волновых полей.
Различают продольно и поперечно поляризованные волны в зависимости от ориентации вектора поля относительно волнового вектора.
Вектора, определяющие электромагнитную волну:
E – напряженность
Н – магнитность
k – волновой вектор(определяет направление распространения поверхности волновой поверхности)
Световой вектор— вектор плотности светового потока, которыйя определяет величину и направление переноса световой энергии.