При приближении частоты внешнего воздействия к резонансной частоте в резонаторе наблюдается достаточно резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний. Это - явление резонанса. После отключения внеш. источника колебания внутри резонатора какое-то время сохраняются. Они совершаются на частотах, близких к резонансным, и представляют собой уже собственные или свободные колебания резонатора. Если пренебречь диссипацией (в т. ч. и потерями на излучение), то резонатор ведёт себя как идеальная консервативная колебательная система, обладающая дискретным спектром собств. колебаний. При наличии потерь чисто гармонич. собств. колебания невозможны, соответствующие им резонансные кривые резонатора уширяются. Это уширение характеризуют добротностью Q = w/Dw (w - резонансная частота, Dw-ширина резонансной кривой). Добротность определяет отношение запасённой в резонаторе. колебательной энергии W к энергии потерь за один период колебаний, Q = wW/P (P - мощность потерь); однако следует иметь в виду, что само понятие запасённой энергии в диссипативных системах является до нек-рой степени условным, зависящим от принятой модели (идеализации) резонатора.
Резонаторы различаются прежде всего физическим характером происходящих в них процессов. Так, существуют механич., акустич., эл--магн. и др. резонаторы. Например, одномерным механическим резонатором является струна с закреплёнными концами, двумерным - упругая мембрана. В случае акустич. колебаний роль резонатора часто выполняют разл. трубы, колбы, сосуды, наполненные газом (воздухом) (см. Резонатор акустический). Акустическими резонаторами могут служить комнаты, залы или их отд. части, что приводит к эффекту реверберации (продолжительного эхового звучания на избранных частотах) и нарушает акустич. совершенство помещений. Уникален по своим свойствам (диапазонность, перестраиваемость и т. п.) резонатора голосового аппарата человека и животных.
Простейший резонатор для эл--магн. колебаний - колебательный
контур, состоящий из индуктивности L, ёмкости С, сопротивления R; его собств. частота 
, а добротность 
.
Размеры колебат. контура l должны
быть малы по сравнению с длиной волны
.
Иначе существенны будут потери на излучение
эл--магн. волн, что ведёт к уменьшению Q. Для снижения таких потерь применяют
экранированные резонаторы в виде замкнутых объёмов с хорошо проводящими
стенками. Это - так называемые объёмные резонаторы, или эндовибраторы (в отличие от
экзовибраторов, поля которых сосредоточены вне формирующих поверхностей).
.
Объёмные резонаторы служат в технике.
В миллиметровом, субмиллиметровом и оптическом диапазонах чаще всего
используют открытые
резонаторы, размер которых 
.
Их резонансные моды формируются в результате многократного отражения квазиоптич.
пучков эл--магн. волн от двух или неск. зеркальных поверхностей (см. Оптический
резонатор, Квазиоптика, Интерферометр Фабри - Перо). Спектр собств. колебаний
открытых резонаторах значительно разрежен по сравнению со спектром полностью экраниров.
систем, т. к. объединённые в пучки группы мод, попадающие мимо зеркал, высвечиваются
и, следовательно, относятся к низкодобротным. Открытые резонаторы играют важную роль
в работе мазеров и лазеров .В рентг. диапазоне обычные зеркала
перестают быть хорошими отражателями, поэтому их заменяют перио-дич. многослойными
структурами, обеспечивающими отражение вследствие брэгговского рассеяния (см.
Брэгга - Вулъфа условие).
|
|
 |
