Поиск в словарях
Искать во всех

Физическая энциклопедия - нелинейное взаимодействие акустических волн

 

Нелинейное взаимодействие акустических волн

в твёрдых телах, одно из проявлений нелинейных эффектов, обусловленное тем, что акустич. волна большой (конечной) амплитуды при распространении в тв. теле изменяет его физ. св-ва. Это влияет как на распространение самой волны (самовоздействие, генерация акустич. гармоник, самофокусировка), так и на распространение др. волн в тв. теле (появление волн комбинац. частот, модуляция колебаний и т. д.). При больших смешениях сжатие и растяжение становятся неравноправными: сила отталкивания при сближении атомов нарастает быстрее, чем сила притяжения при увеличении расстояния между атомами (т.

е. сжать уже сжатый образец труднее, чем растянуть уже растянутый). В этом случае для описания распространения волн конечной амплитуды необходимо пользоваться нелинейным Гука законом и нелинейным волновым ур-нием. При этом возникает зависимость фазовой скорости волны от её амплитуды и форма волны по мере её распространения изменяется (синусоидальная волна может выродиться в пилообразную).

Искажение формы волны связано с изменением её спектра, к-рый обогащается гармониками. Т. о., нелинейность приводит к генерации гармоник в тв. теле. Если же в тв. тело или кристалл излучаются две или большее число акустич. волн одновременно, они будут взаимодействовать друг с другом, порождая новые волны комбинац. частот. Образование таких волн (суммарной и разностной частоты) происходит при выполнении условий синхронизма: w1В±w2=w3, k1В±k2=k3, (1) где w1, w2, k1, k2 и w3, k3 частоты и волновые векторы взаимодействующих и результирующих волн соответственно.

Если акустич. волны рассматривать как поток фононов, то условия синхронизма можно интерпретировать как законы сохранения энергии и импульса фононов при вз-ствии: С›w1В±С›w2=С›w3, С›k1В±С›k2=С›k3 (2) (С›=h/2p, a h Планка постоянная). Н. в. а. в. можно рассматривать с квант. точки зрения как вз-ствие когерентных фононов, т. е. как фонон-фононное вз-ствие.

Для анализа вз-ствия акустич. волн между собой, а также с др. видами волн пользуются методом дисперсионных диаграмм, при к-ром каждой из волн, участвующих во вз-ствии, сопоставляют вектор (wi, ki). При выполнении условий синхронизма три вектора (w1, k1), (w2, k2) н (w3, k3), участвующих во вз-ствии волн, должны составить замкнутый треугольник.

Анизотропия кристаллов приводит к ряду особенностей Н. в. а. в. и генерации акустических гармоник. Так, генерация акустической гармоники может проходить с поворотом плоскости поляризации (см. КРИСТАЛЛА-АКУСТИКА). Н. в. а. в. может быть обусловлено геом. нелинейностью, определяемой квадратичным членом в тензоре деформации; решёточной нелинейностью, связанной с необходимостью в законе Гука учитывать модули упругости 3-го порядка.

В пьезоэлектрич. кристаллах нелинейные эффекты зависят также от нелинейности пьезоэффекта и от электрострикции. В пьезополупроводниках дополнит. механизмом (часто играющим преобладающую роль перед всеми др. механизмами) явл. электронная (концентрационная) нелинейность (см. АКУСТОЭЛЕКТРОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). В пьезоэлектрич.

кристаллах наряду с Н. в. а. в. может иметь место нелинейное вз-ствие акустич. и эл.-магн. волн, к-рое обусловливает эффект электроакустич. эха. В случае поверхностных акустических волн (ПАВ) все рассмотренные выше закономерности Н. в. а. в. и генерации гармоник сохраняются. Однако имеются нек-рые особенности вследствие неоднородной структуры ПАВ.

Статич. эффекты, состоящие в изменении параметров акустич. волны под воздействием постоянных или медленно меняющихся механич. и электрич. полей, изучаются в нелинейной кристаллоакустике. Статич. эффекты служат для управления распространением акустич. волн в тв. телах (напр., для изменения фазы волны), для измерения внутр. напряжений и гл.

обр. для измерения нелинейных коэфф. тв. тел. Исследование Н. в. а. в. существенно для понимания природы фонон-фононных вз-ствий в тв. телах, определяющих процессы установления теплового равновесия, теплопроводности, теплового расширения тв. тел, электропроводности и сверхпроводимости. Фонон-фононные вз-ствия играют важную роль в процессах поглощения УЗ в кристаллах, особенно при низких темп-pax.

Н. в. а. в. в тв. телах начинают использовать в устройствах акустоэлектроники для обработки сигнальной информации. .
Рейтинг статьи:
Комментарии:

Вопрос-ответ:

Что такое нелинейное взаимодействие акустических волн
Значение слова нелинейное взаимодействие акустических волн
Что означает нелинейное взаимодействие акустических волн
Толкование слова нелинейное взаимодействие акустических волн
Определение термина нелинейное взаимодействие акустических волн
nelineynoe vzaimodeystvie akusticheskih voln это
Ссылка для сайта или блога:
Ссылка для форума (bb-код):