Повърхностни акустични вълни 1
Речник по физика
Повърхностни акустични вълни (SAW) - еластични вълни разпространяващи се по свободната повърхност на твърдото тяло или по твърда границата с други среди и смекчаващи с разстояние от границите .. Повърхностно активните вещества са два вида: вертикална поляризация. Y да kolebat на вектор-ryh. среден обем на частиците в вълна лежи в равнина, перпендикулярна на граничната повърхност (вертикална равнина) с хоризонтална поляризация, да има обем на вектора на частиците средно ryh е успоредна на граничната повърхност и е перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната.
Лесно и Naib. SAW честа практика при вертикална поляризация на вълната Rayleigh е посадъчен по границата с твърд вакуум или достатъчно разредена газова среда. Тяхната енергия е локализиран в дебелината на повърхностния слой до където - дължина на вълната. Частиците на вълната, които се движат по елипси, главните полуосите w-ryh перпендикулярни на границата и малкия и - успоредна на посоката на разпространение на вълната (Фигура а.). Скоростта на фаза на Rayleigh вълни СК 0,9ct. където ct - фаза скорост на напречната равнина вълна.
Схематично представяне на повърхностни вълни от различни видове (твърдо вещество люпене означават твърда среда прекъснат - течност; х - посока на вълната, и V и W - компонент на изместване на частиците в дадена среда; криви изобразен примерен вариант на амплитудата на изместване с увеличаване на разстоянието от приложения интерфейс) а - Rayleigh вълна на свободната повърхност на твърдите вещества; б - вид на вълна Rayleigh е снабдена на границата на твърдо тяло - течност (наклонени линии в течната среда представляват вълнови фронтове на изходящи вълни, дебелината им е пропорционална на амплитудата на обем); в - ненамален повърхност вълна в интерфейс твърдо тяло - течност; R - Stoneley вълна в интерфейса на два твърди носители; г - Любов вълна на границата на твърдо вещество половин пространство - твърд слой.
Ако твърдото вещество граници тяло с течност и скоростта на звука в компресия на флуидния канал по-малко скорост СК в твърда (това важи за почти всички недвижими медии), а след това на границата на твърди и течни вещества могат да се разпространят еванесцентното вълна от типа Рейли. Това вълната непрекъснато излъчва енергия в течността, образувайки него се простира от нехомогенни граница вълна (фиг. 6). Скоростта на фаза на SAW процента нагоре до равен ск. фактор. затихването при дължина на вълната
0.1 m. Е. Начинът на вълна намалява приблизително напр. Разпределението на дълбочина на напрежения и премествания в вълна в твърдо тяло, подобно на разпределението на вълната Rayleigh.
В допълнение към смекчаващи повърхностно активно вещество в интерфейса на течност и твърдо тяло винаги съществува незатихващи повърхностно активни вещества, течаща по границата със скорост фаза по-малка от скоростта на флуида в вълнови скорости на компресия канали и надлъжни и напречни CL CT вълни в твърди вещества. Това повърхностно активно вещество, е вертикално поляризирана вълна има напълно различна структура и скорост от вълната Rayleigh. Той се състои от леко нехомогенни вълна в течност, амплитудата на рояк бавно намалява с разстоянието от границата (фиг. С), и двете ще силно нехомогенни в твърдо вещество (надлъжна и напречна). Поради тази вълна енергия и движение на частиците са локализирани главно в течността, отколкото твърдо вещество. На практика този тип вълна се използва рядко.
Ако две твърди среда в съседство един до друг по протежение на равнината, и тяхната плътност и еластични модули не са значително различни, границата може да се простира по протежение на повърхностно активно вещество Stoneley (фиг. D). Тази вълна се състои от най-малко две Rayleigh дължини на вълните (един във всяка среда). вертикални и хоризонтални компоненти изместване във всяка среда разпад от границата, така че енергията на вълната се концентрира в дебелината на две гранични слоеве
Скоростта на фаза на вълната Stoneley е по-малко от стойностите, CL и ct в двата гранични условия.
Вълни с вертикална поляризация да се разпространяват в интерфейса на твърдо вещество половин пространство с течен или твърд слой или слоеве на системата. Ако дебелината на слоя е много по-малки от дължината на вълната, трафикът в половината приблизително същата като вълна Rayleigh и скоростта фаза на SAW близо до СК. Обикновено движението може да бъде такава, че енергията на вълната е разпределена между полу-твърд и слоеве, и скоростта фаза ще зависи от честотата и дебелината на слоя (вж. Дисперсията на шума).
Други повърхностно активни вещества с вертикална поляризация (главно Rayleigh тип вълна) има хоризонтално поляризирана вълна (Любовта вълна), притежавани до може да се простира до границата на твърда половин пространство с твърд слой (фиг. D). Това е чисто напречни вълни: в тях има само един компонент от изместване ст. и еластичната деформация на вълната е чисто срязване. Bias слой (индекс 1) и пространството половината (индекс 2) следващия описан. изрази:
където Т - време - кръгова честота,
к- вълната Любовта вълна, ct ct 2 1 - вълна брой напречни вълни в половината пространство слой и съответно, з - дебелината на слой А - е произволна константа. От изразите за v1 и v2 може да се види, че изместването в слоя са разпределени по косинус и в половината - гниене експоненциално с дълбочина. вълна проникване дълбочина на половината пространство варира от фракция на мнозина, в зависимост от дебелината на слоя часа. и честотни характеристики на средствата за масово осведомяване. Самото съществуване на вълната Любовта като повърхностно активни вещества, поради присъствието на половин слой: проникването дълбочина з 0 вълни в половината пространство се стреми към безкрайността и навлиза обемен вълна. Скоростта на фаза с обич вълни е в границите между скоростите фаза на напречни вълни в слоя и полу-ct L <с при което - слой плътност и половина, съответно, на уравнение От види, които обичат вълни се разпространяват с дисперсията: тяхната фаза скорост зависи от честотата. За малки дебелини на слоя, някога е бил. д. Любовта фаза вълна скорост се доближава до скоростта фаза на напречната вълна в насипно състояние половина. В вълна на Любовта съществува като няколко. модификации, всеки един от които съответства на нормалната вълна на определен ред. Знаете ли, че нискочестотните електромагнитни вълни на честота по-малко от 100 кХц е коренно различна от по-високата честота на електромагнитните вълни, попадащи скоростта е пропорционална на корен квадратен от честотата на 300 хиляди. Км / сек при 100 кHz до около 7000км / сек при 50 Hz.
В границите на кристалите могат да съществуват всички същите видове повърхностноактивни вещества, които в изотропни твърди вещества, само движението на вълните е сложно. Въпреки това, анизотропията на твърдото тяло може да направи nek- качества. промени в структурата на вълните. Така че, на самолетите на някои кристали с пиезоелектрични. свойства вълна тип Любовна вълни като Rayleigh вълни могат да съществуват фа свободна повърхност (без присъствието на твърд слой). . И т.н. Това електроакустични вълни Gulyaev -. Blyushteyna. Заедно с конвенционални Rayleigh вълни в проби от някои кристали по свободните граници могат да се разпространяват демпферирана вълна излъчващи енергия във вътрешността на кристала (пропускащи вълни). И накрая, ако кристалът има пиезоелектрически ефект и предлага поток от електрони (piezosemiconducting кристал), е възможно повърхностни взаимодействие вълни с електрони, което води до увеличаване на тези вълни (вж. Акустоелектронни взаимодействие).
Не може да съществува в еластичен сърфактант свободната повърхност на течността, но на ултразвукови честоти варират и под вълните на повърхността могат да се появят там в ryh к-определяне не са еластична сила, и повърхностното напрежение -. Т е п. капилярни вълни (вж. Вълните върху повърхността на течност).
Ултра- и свръхзвукови повърхностноактивни вещества са широко използвани в областта за безразрушителен контрол на цялата повърхност и повърхностния слой на пробата (cm. Недостатък) за създаване на микроелектрониката електрически обработка верига. сигнали и т.н. г. Ако свободната повърхност на твърдата проба се прилага на вълните Rayleigh. В тези случаи, когато пробата е в контакт с течността, от друга. Solid пробата или твърд слой, Rayleigh вълни се заменят с друг подходящ тип повърхностно активно вещество.Литература за повърхностни акустични вълни на