Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Волны Фарадея , также известные как рябь Фарадея , названные в честь Майкла Фарадея (1791–1867), представляют собой нелинейные стоячие волны, которые появляются на жидкостях, заключенных в вибрирующий сосуд. Когда частота вибрации превышает критическое значение, плоская гидростатическая поверхность становится неустойчивой. Это известно как нестабильность Фарадея . Фарадей впервые описал их в приложении к статье в « Философских трудах Лондонского королевского общества» в 1831 году. [1] [2]

Если слой жидкости помещается поверх вертикально колеблющегося поршня, появляется картина стоячих волн , которые колеблются с половинной частотой возбуждения при определенных критериях нестабильности . [3] Это относится к проблеме параметрического резонанса . Волны могут иметь форму полос, плотно упакованных шестиугольников или даже квадратов или квазипериодических узоров. Волны Фарадея обычно наблюдаются как тонкие полосы на поверхности вина в бокале, который звенит как колокол. Волны Фарадея также объясняют феномен «фонтана» на поющей чаше .

Волна Фарадея и ее длина аналогичны волне де Бройля с длиной волны де Бройля в теории де Бройля – Бома в области квантовой механики . [4]

Заявление [ править ]

Сборка микромасштабных бусин на волнах Фарадея. [5]

Волны Фарадея используются в качестве шаблона на жидкой основе для направленной сборки микромасштабных материалов, включая мягкую материю , твердые тела , биологические объекты ( например , отдельные клетки, клеточные сфероиды и засеянные клетками гранулы микроносителя ). [5] В отличие от шаблона на твердой основе, этот шаблон на жидкой основе можно динамически изменять, настраивая частоту колебаний и ускорение, и генерировать различные наборы симметричных и периодических шаблонов.

Это явление также используется аллигаторами для вызова партнеров. Они колеблют свои легкие на низких частотах немного ниже поверхности, заставляя свои шипы двигаться и вызывать поверхностные волны. Эти поверхностные волны в основном являются волнами Фарадея, и можно наблюдать эффект разбрызгивания, характерный для определенных резонансов. [6] [7]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Фарадей, М. (1831) "Об особом классе акустических фигур и о некоторых формах, принимаемых группой частиц на вибрирующих упругих поверхностях", Philosophical Transactions of the Royal Society (Лондон) , vol. 121, стр. 299–318. «Волны Фарадея» обсуждаются в приложении к статье «О формах и состояниях жидкостей при контакте с колеблющимися упругими поверхностями» . Вся эта статья также доступна в режиме он-лайн (хотя и без иллюстраций) в «Электронной библиотеке» .
  2. ^ Другие исследователи "волн Фарадея" включают: (1) Людвиг Маттиссен (1868) "Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend" (Акустические эксперименты, касающиеся мельчайших поперечных волн жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 134. С. 107–17; (2) Людвиг Маттиссен (1870) "Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten" (О поперечных колебаниях звенящих маловязких и упругих жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 141, стр. 375–93; (3) Джон Уильям Стрэтт (лорд Рэлей) (1883), «О хрустах жидкости, покоящейся на вибрирующей опоре," Философский журнал , т. 16. С. 50–58.
  3. ^ Райт, PH; Сэйлор, младший (сентябрь 2003 г.). «Создание рисунка из твердых частиц с помощью волн Фарадея» (PDF) . Обзор научных инструментов . 74 (9): 4063–70. Bibcode : 2003RScI ... 74.4063W . DOI : 10.1063 / 1.1602936 . Дата обращения 4 мая 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  4. ^ Джон WM Буш: Квантовая механика в целом
  5. ^ а б П. Чен, З. Луо, С. Гувен, С. Тасоглу, А. Венг, А. В. Ганесан, У. Демирчи, Advanced Materials 2014, 10.1002 / adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract
  6. ↑ Пауэлл, Девин (25 мая 2011 г.). «Возбужденные мужчины-аллигаторы сжимают шипы на спине» . Проводной . Дата обращения 4 мая 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ Мориарти, Питер; Холт, Р. Глинн (2011). «Волны Фарадея, создаваемые периодическими субстратами: имитирующие водный танец аллигатора». Журнал акустического общества Америки . 129 (4): 2411. Bibcode : 2011ASAJ..129.2411M . DOI : 10.1121 / 1.3587858 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео на YouTube о волнах Фарадея в кукурузном крахмале.
  • Видео на YouTube Ив Кудер объясняет дуальность волны / частицы с помощью кремниевых капель
  • Видео YouTube о Поющей чаше, создающей фонтан