Волны Рэлея, рэлеевские волны. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Волны Рэлея, рэлеевские волны

Волны Рэлея, рэлеевские волны - упругие волны, распространяющиеся в твёрдом теле вдоль его свободной границы и затухающие с глубиной; разновидность поверхностных акустических волн. Их существование было предсказано Дж. У. Рэлеем (J. W. Rayleigh) в 1885. Примеры Р. в. - водны на земной поверхности, возникающие при землетрясениях, ультразвуковые и гиперзвуковые поверхностные волны в твёрдых телах, широко применяемые в современных физ. исследованиях и технике. В плоской Р. в. в одном изотропном упругом полупространстве имеются две компоненты смещения (рис.), одна из к-рых и направлена вдоль направления распространения волны (ось х), а другая w - перпендикулярно свободной границе в глубь пространства (направление оси z с началом на границе), причём

где t - время, w - круговая частота,

k - волновое число Р. в., k_l, k_t - волновые числа продольных и поперечных волн соответственно, А - произвольная постоянная.

Схематическое изображение волны Рэлея, распространяющейся в направлении оси вдоль свободной границы твёрдого тела, перпендикулярной оси z; и, w - компоненты колебательного смещения частиц среды; эллипс - траектория их движения.

Толщина слоя локализации волн Рэлея составляет от

до

, где

- длина волны. На глубине

плотность энергии в волне

0,05 плотности у поверхности. Движение частиц в Р. в. происходит по эллипсам, большая полуось к-рых перпендикулярна поверхности, а малая - параллельна направлению распространения волны. Эксцентриситет эллипсов зависит от расстояния до поверхности и от коэф. Пуассона v упругой среды.

Фазовая скорость Р. в. с_R меньше фазовых скоростей с_l, и с_t продольных и поперечных волн и определяется из ур-ния

где

Р. в. соответствует веществ. корень этого ур-ния, значения к-рого для твёрдых сред заключены между 0,874 и 0,955. Приближённое выражение для него

Релеевские волны распространяются со значительной дисперсией, что используется для определения расстояния до эпицентра землетрясения. Их фазовая скорость равна групповой.

В анизотропных средах структура и свойства Р. в. зависят от типа анизотропии и направления распространения волн. Р. в. могут распространяться не только по плоской, но и по криволинейной свободной поверхности твёрдого тела. При этом меняются их скорость, распределение смещений и напряжений с глубиной, а также спектр допустимых частот, к-рый из непрерывного может стать дискретным, как, напр., для случая Р. в. на поверхность сферы.

Иногда под рэлеевскими волны понимают волны не только на свободной границе твёрдого тела, но также поверхностные волны более общего типа, возникающие на границе твёрдого тела с жидкостью и на границе системы твёрдых или жидких слоев с полупространством.

Волны Рэлея широко используются во всех областях науки и техники. Напр., низкочастотные (10^-2-10 Гц) рэлеевские волны применяют в сейсмологии для регистрации землетрясений и в сейсморазведке. В УЗ-диапазоне частот Р. в. используются для всестороннего контроля поверхностного слоя образца: исследования характеристик поверхностного слоя, выявления поверхностных и околоповерхностных дефектов (см. Дефектоскопия ),определения остаточных напряжений поверхностного слоя металла, термич. и механич. свойств поверхностного слоя образца. Гиперзвуковые (10⁸-10¹⁰ Гц) Р. в. широко используются в акустоэлектронике при создании преобразователей электрич. сигналов, ультра- и гиперзвуковых линий задержки, усилителей эл--магн. колебаний и систем для обработки информации.

Литература по рэлеевским волнам

Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд., М., 1973, гл. 1, § 6;

Физическая акустика, под ред. У. Мэзона и Р. Терстона, пер. с англ., т. 7, М., 1974, гл.

Викторов И. А., Звуковые поверхностные волны в твердых телах, М., 1981.

И. А. Викторов.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что электромагнитное и другие поля есть различные типы колебаний, деформаций и вариаций давления в эфире.

Понятие же "физического вакуума" в релятивистской квантовой теории поля подразумевает, что во-первых, он не имеет физической природы, в нем лишь виртуальные частицы у которых нет физической системы отсчета, это "фантомы", во-вторых, "физический вакуум" - это наинизшее состояние поля, "нуль-точка", что противоречит реальным фактам, так как, на самом деле, вся энергия материи содержится в эфире и нет иной энергии и иного носителя полей и вещества кроме самого эфира.

В отличие от лукавого понятия "физический вакуум", как бы совместимого с релятивизмом, понятие "эфир" подразумевает наличие базового уровня всей физической материи, имеющего как собственную систему отсчета (обнаруживаемую экспериментально, например, через фоновое космичекое излучение, - тепловое излучение самого эфира), так и являющимся носителем 100% энергии вселенной, а не "нуль-точкой" или "остаточными", "нулевыми колебаниями пространства". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира