|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Нормальные волны | Нормальные волны (далее Н), собственные волны, гармонические волны той или иной физической природы (электромагнитные, упругие и др.), сохраняющие при своем прямолинейном распространении поперечную структуру поля и (или) поляризацию. Этим Н отличаются от всех других волн, способных распространяться в данной системе. Например, при распространении между параллельными металлическими плоскостями (рис. 1) электромагнитных Н поперечная (по отношению к направлению распространения) структура электрического поля Н одинакова во всех сечениях. Поперечная же структура любых других волн, отличных от Н, при распространении не сохраняется. Так, форма волны, полученной в результате наложения двух Н, изображенных на рис. 1, а и б, меняется от сечения к сечению (рис. 1, в).
Наибольший практический интерес представляют электромагнитные Н в волноводных системах, используемых для передачи сообщений или электромагнитной энергии. К ним относятся радиоволноводы СВЧ, коаксиальные кабели, плазменные волноводы, ионосферные и тропосферные каналы дальней радиосвязи, световоды, выполненные в виде стеклянных волокон, т. н. квазиоптические линии передачи волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов и т.д.
Важные применения находят Н в акустических волноводных системах (акустические трубы, звуковые каналы в океане и тропосфере), упругие Н - в пластинах (волны Лэмба, т. н. поперечные Н) и стержнях (продольные, изгибные и крутильные Н). Упругие Н применяются, в частности, для создания ультразвуковых линий задержки и для определения упругих и др. параметров твердых тел.
Число Н , способных распространяться в перечисленных выше системах, зависит от соотношения между длиной волны l и поперечными размерами системы d. Для волн с фиксированной частотой это число всегда конечно, при этом чем больше отношение d/l, тем больше . На очень низких частотах (т. е. при d/l << 1/2) может распространяться только одна Н определенного типа, а в некоторых системах, например в полых радиоволноводах, распространение низкочастотных Н вообще невозможно. Фазовые и групповые скорости Н разных типов отличаются друг от друга (этим, в частности, объясняется искажение поперечной структуры поля при наложении нескольких Н, рис. 1). Поэтому для передачи информации желательно использовать только один тип Н
Физическое значение Н определяется тем, что в области, свободной от источников, любое возмущение может быть представлено в виде суперпозиции Н, причем результирующий поток энергии (упругой или электромагнитной) равен сумме потоков во всех Н В этом отношении понятие Н в волновой теории играет роль, аналогичную понятию нормальных колебаний в теории колебательных систем.
Вдоль границы раздела двух сред могут распространяться поверхностные Н, например рэлеевские волны на границе упругого тела (рис. 2), т. н. медленные электромагнитные волны в замедляющих структурах и др. В случае Н в многопроводных связанных линиях передачи, используемых в технике связи, в направлении распространения сохраняется не поперечное распределение поля, а отношение амплитуд колебаний на отдельных проводах.
Наконец, Н в безграничных и однородных сплошных средах - это плоские волны, сохраняющие при распространении свою поляризацию. Н являются, например, обыкновенная и необыкновенная волны в одноосных Эти волны линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях, причем поляризация этих волн сохраняется в направлении распространения (рис. 3), в то время как поляризация произвольно поляризованной волны меняется от точки к точке. Др. примерами Н в сплошных средах являются плоские упругие волны, эллиптически поляризованные электромагнитные волны в плазме, циркулярно поляризованные волны в оптически активных средах.
Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Бриллюэн Л. и Пароди М., Распространение волн в периодических структурах, пер. с франц., М., 1959; Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, М., 1973; Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, М., 1957; Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., М., 1956; Викторов И. А., Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике, М., 1966.
Ю. А. Кравцов.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
