-------------------
Вы знаете, как устроен наш мир?

---Load files---
Совет: если изображения отображаются неправильно, попробуйте очистить кеш браузера!
Поиск на странице - нажмите "Ctrl+F", Поиск на сайте - поле ввода "Яндекс-Найти" на "шапке",
Поиск в интернете - 1) выделите текст, 2) нажмите правую клавишу мыши и 3) выберите поисковик.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

------- Тимин В.А. (mail: timinva@yandex.ru) Дата последней загрузки: October 19 2019. -------
Ссылка на этот материал: Физическая-среда.htm)


1      Физическое поле

Поле физическое - объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных), взаимодействующих между собой или с другими материальными объектами. Другими словами, физическое поле представляется некоторой динамической физической величиной (называемой полевой переменной), определенной во всех точках пространства, и принимающей вообще говоря разные значения в разных точках пространства, к тому же меняющейся со временем.

Кинематические параметры (поле плотности, скорости, энергии, импульса, момента импульса и т.д.) не являются определяющими для поля, хотя могут в нее входить. Поле может быть материальным физическим объектом с присущими ей материальными свойствами, а может быть и не материальной. Например, частный, но важный случай физического поля – электромагнитное поле. Описывается векторным полем, описывающим как электромагнитные волны, так и распределение зарядов и их движение. Или потенциальное поле гравитационного взаимодействия – является нематериальным, но – ее материальные свойства переносятся на взаимодействующие м.о. Пример чисто вещественного поля – сплошная среда.

Материальная точка и система материальных точек не являются полем, но очень большое количество материальных точек могут быть описаны статистически как материальное или даже вещественное поле типа "сплошная среда".

Вакуум физический - особый вид материи. Пустое пространство–время (вакуум?) обладает материальными свойствами (является переносчиком) для распространения различных фундаментальных взаимодействий. Наиболее важным таким свойством является конечность скорости распространения взаимодействий. Применяется и изучается в квантовой механике.

Физические поля типа "электромагнитное поле" и их источники нарушают ее "пустоту".

2      Сплошная среда (вещество)

Под сплошной средой понимается в основном вещественный м.о., занимающий определенную область пространства, в качестве параметров которого обязательно явно или неявно присутствует параметр "средняя скорость" ее локального участка. Реально они состоят из отдельных "атомов" – дискретных м.о., но в теории они могут быть заменены континуальным усредненным "физическим полем", основными параметрами которой являются усредненные плотности массы, скорости, ускорения, а также пластичность, упругость и вязкость. И много других: температура, давление (напряжение), диффузия, ... Такими объектами являются газообразные, жидкие и твердые тела.

Сплошная среда (далее – с.с.): 

1) В первом приближении, это материальный объект, обладающий свойством непрерывности значений своих параметров в пределах границы своего существования. Граница определяет область пространства, в пределах которой существует с.с. В пределах своего существования с.с. обладает параметрами, которые описываются с помощью некоторой материальной полевой функции от координат пространства–времени, например, поле плотности, импульса, тензора упругости или напряженности и др. Основными видами с.с. являются газ, жидкость, твердое тело.

С.с. разделяется на идеальную и реальную. В с.с. возмущения параметров распространяются с определенной скоростью в силу ее материальности и наличия упругих свойств.

2) Во втором приближении учитывается атомарная структура с.с. (температура, энтропия) и возможность их внутреннего движения. Внутреннее движение определяет температуру и давление в с.с.

3) В следующем приближении учитывается неоднородность параметров с.с. и возможность диффузии (вязкость, поток диффундирующего параметра).

4) При дальнейшем приближении возможен учет квантовых свойств атомов вещества  (плотность теплового (электромагнитного) излучения черного тела).

Вещество – реальная физическая сплошная среда с конечной плотностью. Реальное вещество имеет атомарную структуру, формы взаимодействия элементов вещества разнообразны, но все они короткодействующие. Исключением являются неоднородные по какому либо признаку вещества при учете диффузии по виду неоднородности. Это плазма, химически неоднородные вещества и т.д.

Вещество может находиться в различных фазовых состояниях – твердом, жидком и газообразном. Разновидность газообразного состояния – плазма.

Вакуум технический – область пространства, свободная от вещества. В отличие от физического вакуума, является "пустой". Физические поля типа "электромагнитное поле" не нарушают ее пустоту.

Энтропия (от др.-греч. ἐντροπία — поворот, превращение) — широко используемый в естественных и точных науках термин. Энтропия — это мера беспорядка, хаоса, неопределенности. Можно различить энтропию принципиально присущую системе (физический фактор), и энтропию информационную, не присущую системе (человеческий фактор). Например, квантовая и термодинамическая системы имеют принципиальную неопределенность своего состояния, а результаты экспериментов - информационную. Но в системе "система+человек" практически присутствуют оба фактора. В квантовой системе человеческий фактор скорее всего является определяющим.

Впервые термин введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы, определяющая меру необратимого рассеивания энергии. Математически энтропия определяется как функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты, сообщённой системе или отведённой от системы, отнесённому к термодинамической температуре системы:

где dS — приращение энтропии; dQ — минимальная теплота, подведённая к системе; T - абсолютная температура процесса.

Энтропия устанавливает связь между макро- и микро- состояниями. Особенность данной характеристики заключается в том, что это единственная функция в физике, которая показывает направленность процессов. Поскольку энтропия является функцией состояния, то она не зависит от того, как осуществлён переход из одного состояния системы в другое, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.

Принципиальность термодинамической энтропии определяется принципиальной вероятностью только ее увеличения.

В статистической физике энтропия является мерой вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

В теории информации энтропия — это мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации. Данные, полученные в результате экспериментов, имеют неопределенность информационного характера в связи с имеющимися погрешностями получения результатов.

Системы классической механики (и не только), подчиняющиеся точным законам, имеют нулевую энтропию: их состояние в любой момент определено абсолютно точно описывающими их параметрами.

Движение конвективное – один из основных видов движения с.с. типа "газ" и "жидкость". Для твердого тела обычно конвективное движение не рассматривается. При рассмотрении движения с.с. с точки зрения конвективного движения с.с. параметрами движения являются плотность, скорость и импульс элементарного объема с.с. Ограничений на значение этих параметров нет. Основной особенностью конвективного движения является отсутствие суперпозиции (интерференции) в ее движении: каждый элемент объема может иметь только одно состояние движения и суперпозиция возможных движений не является новым движением. Это связано с нелинейным характером уравнения движения с.с. и с тем, что элементы с.с. сильно взаимодействуют.

По отношению к сплошной среде для определения ее движения, также как и для м.т., определяются понятия массы, скорости, ускорения, но определенные для бесконечно маленькой ее области. При этом к определению понятия добавляются приставки "плотность" и/или "ток".

Приставка "плотность" относится к единице объема вещества DV:

,

где p – скалярный или тензорный параметр,

V – контролируемый объем вещества,

ρ – плотность параметра.

Тип параметра "плотность" будет соответствовать типу параметра p.

Приставка "ток" или "поток параметра"  к количеству вещества или параметру, связанному с ним, проходящему через единицу площади:

,

где v - скорость вещества в объеме,

S – контролируемая площадка,

p - векторный параметр вещества.

Примеры: плотность вещества, скорость (потока) вещества, плотность импульса.

С движением вещества обычно связывается уравнение непрерывности, связывающее плотность и ток вещества или ее параметра:

,

где ρ – плотность вещества,

p = ρv - плотность импульса вещества.

С уравнением непрерывности всегда связывается законы сохранения – массы, заряда, энергии, импульса, момента импульса.

Движение волновое – подчиненный конвективному вид движения с.с., но может рассматриваться и как самостоятельный вид движения, не связанный с конвективным. Применяется в отношении любого вида с.с. Отличием волнового движения от конвективного является конечная скорость ее распространения. Конвективное и волновое движения взаимно дополняют друг друга и какой-либо точной границы между ними нет, но конвективное движение является более общим. Волновое движение рассматривается на фоне конвективного движения или в среднем покоящейся с.с. При рассмотрении движения с.с. совместно с волновым общим движением будет сложение этих двух движений, при этом в качестве конвективного принимаются достаточно плавные движения (с нулевой и малой частотой), а в качестве волнового – быстрые периодические (высокочастотные составляющие) движения с.с. относительно некоторой конвективно движущейся точки с.с. Волновое движение обычно периодическое, конвективное – квазистатическое. Если эти движения описать с помощью векторных полей, то в пространстве с метрикой конвективному движению будет соответствовать векторное поле с ненулевой нормой, волновому движению будет соответствовать векторное поле с нулевой нормой, и они будут находиться в суперпозиции друг к другу.

Основной особенностью волнового движения является отсутствие значительного поступательного перемещения с.с. Но при этом происходит перемещение энергии.

Волновые движения подчиняются принципу суперпозиции (интерференции). Таким образом, можно считать, что в каждой точке пространства одновременно сосуществуют несколько независимых движений, и они не мешают друг другу. Это проявляется в том, что если существуют решения A и B, то и любая их линейная комбинация αA + βB будет решением волнового уравнения.

Замечание: одним из решений волнового уравнения является равномерное прямолинейное движение с.с. Но это решение не считается волновым – это статическое конвективное движение.

Ламинарное движение - строго упорядоченное, слоистое течение без перемешивания с.с., в частности, газа или жидкости. По отношению к твердому телу не применима. При ламинарном движении жидкости в прямой трубе постоянного поперечного сечения все линии тока направлены параллельно оси труб, отсутствуют поперечные перемещения жидкости. Однако, ламинарное движение нельзя считать безвихревым, так как в нем хотя и нет видимых вихрей, но возможны изменения направления линии тока жидкости вплоть до круговых.

Турбулентное движение - неупорядоченное движение, когда частицы с.с. (газа или жидкости)  движутся по сложным, все время изменяющимся траекториям и в с.с. происходит интенсивное перемешивание. По отношению к твердому телу не применима. При турбулентном течении наряду с основным продольным перемещением жидкости происходят поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объемов жидкости. Как показывает опыт, для труб круглого сечения критическое значение числа Рейнольдса, при котором начинается турбулентный режим движения жидкости, равно 2320.

Диффузионное движение – один из основных видов движения с.с., соответствующий внутреннему движению в материях типа с.с. При этом происходит обменное движение с.с.  между соседними областями, при котором происходит перенос параметров среды или изменение концентрации по какому либо параметру составляющих с.с. компонентов в силу их неоднородности. Какого-либо значительного конвективного движения материи при этом не происходит, потому что это двунаправленный процесс с общим нулевым импульсом. Но концентрационные составляющие вполне могут обладать импульсом и энергией движения и в отдельности движутся конвективно.

Ток смещения – внутреннее движение в веществе. Имеет сходство с волновым движением, но, в отличие от него, общего или значительного смещения вещества (например, его атомов) от положения равновесия не происходит. Его сущность заключается в том, что происходит взаимное смещение внутренних структур атомов вещества друг относительно друга. Например, взаимное смещение в противоположные стороны положительных и отрицательных атомов или ионов (или их электронных оболочек и положительных ядер) под действием электрического поля.

В электродинамике ток смещения существует даже в вакууме,  под которым понимается смещение виртуальных заряженных частиц (виртуальный ток) в вакууме.

2.1      Параметры с.с.

Давление – физическая величина, определяемая нормальной силой, действующей в объеме с.с. на единицу площади. Единица давления – паскаль (Па). 1 Па равен давлению, создаваемому силой 1 Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2.

В жидкости и газе давление не зависит от направления – ее можно представить скаляром.

Если с.с. несжимаема, то ее плотность не зависит от давления.

Деформация – изменение формы и размеров м.о. под действием внешних сил. Все виды деформации – растяжение (сжатие), сдвиг, изгиб, кручение – могут быть сведены к двум первым из перечисленного видам деформации. Величина деформации определяется либо абсолютно как удлинение Dl, либо относительно как отношение Dl/l.

Деформация называется упругой, если после прекращения внешнего воздействия тело принимает свои первоначальные формы.

При пластической деформации тело сохраняет текущую (последнюю) форму.

Упругость – свойство твердого тела восстанавливать свое первоначальное состояние после прекращения действия внешней силы.

Пластичность - ее противоположность.

Напряжение – физическая величина, численно равная упругой силе dF, приходящейся на площадь dS сечения тела. Если сила направлена по нормали к поверхности, то напряжение нормальное (давление), если по касательной – то напряжение тангенциальное (касательное).

Вязкость – свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению слоев жидкости относительно друг друга вдоль плоскости слоя (плоскость движения). Единица вязкости – паскаль-секунда – динамическая вязкость среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости 1 м/с на 1 м возникает сила внутреннего трения 1 Н на 1 м2 поверхности касания слоев

Температура – мера внутренней энергии с.с. за счет внутреннего движения в пределах параметров, описывающих внутренние свободы элементарных дискретных составляющих элементов с.с. Внутренними параметрами свободы считаются 1) хаотическое движение элементов, 2) вращательные и 3) колебательные свободы элементов с.с..

Постоянная Больцмана – изменение энергии одной степени свободы элементарных дискретных составляющих с.с. на 1 градус изменения ее температуры:

K = R/NA = 1,38065∙10-23 Дж/К.

Моль – количество вещества, содержащее "число Авогадро" NA элементарных дискретных составляющих.

Число Авогадро – количество элементарных дискретных составляющих с.с. в одном моле вещества.

NA = 6.02214∙1023 моль-1.

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях (P0 = 101325 Па, T0 = 273,15 K)

V0 = 22,4138∙10-3 м3/моль.

2.2      Газ

Газ представляет собой деформируемую упругую пластичную с.с., сопротивляющуюся скорее изменению объема, чем форме. Газы (реальные и идеальные тоже) обладают вязкостью. Газы не могут быть сверхтекучими.

Газ – вещество, состоящее из свободных структурных элементов (атомов) вещества. В силу свободности атомов газ имеет тенденцию рассеиваться в окружающее пространство, если не приняты меры, предотвращающие это или не вложены в потенциальную яму.

В первом приближении взаимодействие происходит контактным образом методом соударения элементов газа, имеющих определенные размеры. В силу атомарности ее структуры в газе возможны явления диффузии и вязкости. Диффузии подвержены любые компонентные составляющие газа.

В следующем приближении необходим учет химических взаимодействий в веществе.

Плазма - особое газообразное состояние вещества, характеризующееся наличием свободных электронов. В динамике может сопровождаться неоднородными плотностью электрического заряда и тока, и, как следствие, наличием собственных электрического и магнитного полей. Не исключается взаимодействие с источниками внешних электрических и магнитных полей.

Идеальный газ (физическая энциклопедия) - теоретическая модель газа, в которой пренебрегают размерами и взаимодействиями частиц газа и учитывают лишь их упругие столкновения. Это первоначальное представление было расширено, в более широком понимании и.г. состоит из частиц, представляющих собой упругие сферы радиуса r или эллипсоиды, у них проявляется атомная структура. Расшир. модель И. г. позволяет учитывать не только поступательное, но и вращательное и колебательное движения его частиц, вводить в рассмотрение наряду с центральным и нецентральное соударение, исследовать переходы энергии из одной степени свободы в другую и т.д. Внутренняя энергия и.г. определяется лишь кинетической энергией его частиц. Модель и.г. предложена в 1847 Дж. Герапатом (J.Herapath). На основе этой модели были теоретически выведены ранее экспериментально установленные газовые законы (законы Бойля - Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Авогадро). Эта модель и.г. легла в основу молекулярно-кинетических представлений. Позднее экспериментально были обнаружены отклонения от законов и.г. [А. В. Реньо (Н.V.Regnault), Дж. Томсон (J.Thomson), Т.Эндрюс (Th.Andrews)], а в 1873 эти отклонения были теоретически обоснованы Й.Д.Ван-дер-Ваальсом (J.D.van der Waals).

Универсальная газовая постоянная – (материал из Википедии) - термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. В 1874 году Д. Менделеев вычислил значение константы в уравнении Менделеева-Клапейрона (уравнении состояния идеального газа) для одного моля газа, используя закон Авогадро, согласно которому 1 моль различных газов при одинаковом давлении и температуре занимает одинаковый объём (Vm).

В системе СИ универсальная газовая постоянная равна R = 8,31441±0?00026 Дж⁄(моль∙К). В системе СГС универсальная газовая постоянная равна R = 8,31441·107 Эрг⁄(моль∙К).

Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро: R = kNA. Универсальная газовая постоянная более удобна при расчетах, когда число частиц задано в молях: R = 8,314 472(15) Дж·К−1·моль−1.

2.3      Жидкость 

Жидкость - идеализированный тип с.с., не изменяющий своего объема  и плотности при любых силовых воздействиях на него. В отличие от газа, элементы жидкости сильно взаимодействуют между собой и находятся в общей потенциальной яме, но внутри ее достаточно свободны. В силу этого жидкость имеет вполне определенные четкие границы. Реальная жидкость может незначительно изменять свои плотность и объем в зависимости от внутреннего давления. Жидкости пластичны и обладают вязкостью. Реальные жидкости могут быть сверхтекучими.

Основным свойством жидкости, отличающим её от веществ, находящихся в других агрегатных состояниях, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.

Идеальная жидкость - воображаемая несжимаемая жидкость, лишённая вязкости и теплопроводности. В и.ж. отсутствует внутреннее трение, т. е. нет касательных напряжений между двумя соседними слоями, она непрерывна и не имеет структуры. Такая идеализация допустима во многих случаях течения, рассматриваемых в гидроаэромеханике, и даёт хорошее описание реальных течений жидкостей и газов на достаточном удалении от омываемых твёрдых поверхностей и поверхностей раздела с неподвижной средой.

Замечание. В некоторых определениях идеальной жидкости свойство несжимаемости и вязкости являются факультативными.

3      Твердое тело

Твердое тело (далее т.т.) это м.о., который обладает почти постоянными размерными параметрами. Это свойство называется жесткостью. Изменение формы под воздействием силы называется упругой деформацией. При этом ее внутренняя метрика изменяется. После снятия силы форма т.т. возвращается к исходной.

Реальное т.т. обладает свойством пластичности. После снятия силы форма т.т. не возвращается к исходной. Такое движение называется пластической деформацией.

При вложении твердого тела в произвольное риманово пространство, в силу наличия у него свойства конечной жесткости, проявляется эффект деформации и он получает дополнительную энергию, соответствующую этой внутренней деформации. В силу этого, появляется силовая составляющая, стремящаяся переместить т.т. в другую точку или положение с меньшей энергией деформации. Эта сила очень похожа на гравитационные, т.к. зависит только от параметров римановой метрики пространства, но зависит еще сложным образом от внутренней метрики т.т. и параметров ее жесткости, а также ориентации.

Смотри также м.о.

Абсолютно твердое тело (далее а.т.т.) – идеализированное твердое тело, не способное к изменению своей формы и метрических отношений своих внутренних точек.

Абсолютно твердое тело может обладать свободным не обремененным движением только в однородном и изотропном пространстве с симметриями относительно трансляции и вращения. Такими пространствами являются евклидовы пространства (галилеево и минковского). При этом в таком пространстве т.т. может находиться в состоянии любого движения без ограничений. Но в галилеевом пространстве состояние движения изменяется без изменения внутренней метрики, а в пространстве минковского это связано с изменением внутренней метрики и, соответственно, инерцией и силовым сопротивлением. Поэтому в  пространстве минковского существование абсолютно твердого тела невозможно.

В риманово пространство с произвольной метрикой не всегда возможно вложить а.т.т. с сохранением ее исходных метрических свойств, а если он уже находится в ней (ее внутренняя метрика при этом должна соответствовать внешней) – то невозможно переместить ее в другое положение с сохранением ее исходных метрических свойств. Получается объект с бесконечной? массой и энергией.

Абсолютно упругое тело – твердое тело, восстанавливающее свои формы после допустимой (произвольной) деформации.

4      Волны

Волновое движение – движение с.с., подчиняющееся волновому уравнению

Общим решением для случая одномерного волнового уравнения является функция

j = f1(x – ct) + f2(x + ct),

где fi – произвольные функции.

Элементарным частным решением волнового уравнения в многомерном пространстве является функция

j = A0ei(wtkr).

Частными решениями волнового уравнения являются также линейные от координат и времени функции, но обычно с волновым движением связываются периодические функции координат и времени.

Солитон - при распространении волн в нелинейной среде возможно решение волнового уравнения в форме устойчивого волнового пакета, которые называются солитонами. В линейных средах говорить об их существовании бессмысленно.

Принцип Гюйгенса объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может объяснить явлений дифракции. Френель в 1815 году дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе принципа Гюйгенса — Френеля и дифракционные явления.

Принцип Гюйгенса - Френеля формулируется следующим образом:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Скорость распространения – скорость передачи возмущений от точки к точке возмущаемой среды. Применяется по отношению к волновому механизму движения возмущений состояния среды (пространства). Эта скорость принципиально не может быть равна нулю. Если это движение определяется 4-вектором A, то его норма должна быть равна нулю: AiAi = 0.

Скорость света – частный случай скорости распространения волновых процессов - скорость распространения электромагнитных волновых процессов (силовых полей?) в пустом физическом пространстве–времени (вакууме).

Скорость света в вакууме является одной из наиболее важных физических констант и обычно обозначается символом c. Ее определение имело огромное значение для обоснования электромагнитной теории света. Считается, что скорость света одна и та же в любой точке пространства–времени.

Долго считалось, что свет распространяется мгновенно. Впервые измерил скорость света датчанин Олаф Ремер в 1676 г. при наблюдении затмения Ио, спутника Юпитера. Он получил значение скорости света почти на треть меньше истинного (215'000 км/ч).

Затем были предложены лабораторные методы измерения скорости света. Скорость света в земных условиях впервые была измерена в 1849 г. с помощью метода Арма-на Физо (метод вращающегося зубчатого колеса); в 1850 г. Жан Фуко измерил скорость света при помощи вращающегося зеркала (метод Фуко). Альберт Майкельсон в 1926 г. получил значение скорости света с - (299'976 ± 4) км/с. Позднейшие еще более точные измерения дали следующий результат: с = (299'792'458 ± 1,2)м/с. При решении школьных задач принимаем скорость света 3 • 108 м/с.

В настоящее время принято неординарное решение: считать наиболее достоверное из измеренных значений скорости света истинным, то есть не имеющим погрешностей. Так появилось новое определение метра, связывающее эталон длины и времени в одно целое — он равен пути, проходимому светом в вакууме за 1/2999792458 доли секунды, При этом абсолютно точно определяется скорость света, а метр попал в "вассальную зависимость" от скорости света и времени.

Скорость света cn в прозрачном веществе зависит от ее оптической плотности n и обратно пропорциональна ему:

Скорость  фазовая — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой элементарного (периодического) колебательного движения, в пространстве вдоль заданного направления.

Обычно рассматривают направление, совпадающее с направлением волнового вектора, и фазовой скоростью называют фазовую скорость, измеренную именно в этом направлении, если противное не указано явно (то есть если явно не указано направление, отличное от направления волнового вектора). В этом случае фазовая скорость равна скорости света. Направление и скорость вектора фазовой скорости определяется по формуле

,

где j - фаза (эйконал) волнового поля:

A = A0sin(wtkiri),

A0 – амплитуда периодического (в частности, синусоидального) волнового поля,

w = 2pf - частота волнового поля,

ki – волновой вектор волнового поля:

.

Фазовая скорость может превышать скорость света. Если направление измерения фазовой скорости составляет угол a по отношению к волновому числу ki, то фазовая скорость определяется по формуле

,

Скорость  групповая — это кинематическая характеристика диспергирующей волновой среды, обычно интерпретируемая, как скорость перемещения максимума амплитудной огибающей узкого квазимонохроматического волнового пакета.

Для одномерных волн эта скорость вычисляется из закона дисперсии:

vgr = dw/dk,

где ω — угловая частота, k — волновое число. Групповая скорость плоских и пространственных волн с дисперсией определяется градиентом по волновому вектору ki:

vgr = Dkw/dk.

В одномерных средах без дисперсии групповая скорость формально совпадает с фазовой скоростью лишь в случае одномерных волн.

Групповая скорость может превышать скорость света.

Интерференция – эффект независимого сложения волновых функций нескольких независимых колебательных процессов от одного и того же или различных источников. Причина – отсутствие взаимодействия между модами волнового процесса. Следствием является возможность Фурье-разложения волновой функции на независимые, не взаимодействующие волновые функции. В нелинейной среде интерференция сопровождается образованием комбинационных составляющих и самодействия.

Дифракция – эффект огибания волной препятствий.

Аберрация света в астрономии (использована Википедия) - кажущееся смещение небесного объекта вследствие конечной скорости распространения света в сочетании с движением наблюдаемого объекта и наблюдателя. Действие аберрации приводит к тому, что видимое направление на объект не совпадает с геометрическим направлением на него в тот же момент времени (существуют и другие виды аберрации, например, оптических систем. В любом случае это отклонение изображения от действительного направления на объект).

Первая составляющая аберрации связана с собственным движением объекта. Вторая часть аберрации, связанная с движением наблюдателя, носит название звёздной аберрации. Она включает в себя:

1) суточную аберрацию, обусловленную участием наблюдателя в суточном вращении Земли;

2) годичную аберрацию, вызванную движением Земли по орбите относительно центра масс Солнечной системы;

3) вековую аберрацию, связанную с движением Солнечной системы вокруг центра Галактики.

Эффект возникает ввиду изменения пространственной проекции направления на наблюдаемый объект при переходе между разными системами отсчёта. Система отсчёта обсерватории не совпадает с системой отсчёта центра масс Земли, которая опять-таки не совпадает с системой отсчёта Солнечной системы, которая в свою очередь движется относительно других объектов Галактики. Поэтому, определяя положение звезды на небе посредством телескопа, мы должны отсчитать не тот угол, под которым наклонена звезда, а несколько — впрочем очень мало, как сказано ниже — увеличив его в сторону движения наблюдателя.

В принципе возможны два типа аберрации. Это аберрация по отношению к бесконечному (широкому) фронту волны и по отношению к ее узкому лучу. Например, в галилеевом пространстве аберрации фронта волны не существует, но существует аберрация узкого луча. В этом случае наличие или отсутствие аберрации определяется тем, как определяется направление движения луча: по фронту или лучу. Для случая телескопа – имеем по лучу. В пространстве Минковского они совпадают.

Доплера эффект – (классический, релятивистский, продольный, поперечный) – эффект изменения частоты принимаемого приемником волнового процесса, излучаемого движущимся относительно приемника источником волн.

Черенкова эффект – при распространении заряженной частицы в среде со сверхсветовой (для этой среды) скоростью происходит излучение фотонов, называемых тормозными.

Дисперсия – эффект нелинейного распространения волн. Проявляется в зависимости скорости распространения волны от частоты монохроматического волнового процесса. Возможны нелинейные явления и даже видимость сверхсветовой скорости распространения фронта волны или ее огибающей и другие явления.

 

Ссылка на этот материал: Физическая-среда.htm)
Ссылка на другие мои материалы: сайт Vixra.com

- - - ВЫ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ ПЕРВЫЙ КОММЕНТАРИЙ! - - -


Введите логин*:      Введите эл.адрес:

Введите пароль*:    Ваш телефон:        
* - ввод объязателен, логин и пароль пока не контролируются;

Введите Ваш комментарий:
Формулы:

(возможно использование BB-кодов для оформления комментария и кодов LaTeX для ввода формул)

Решите пример: 4 + 48 =

---Load files---
Сегодня - 28_09_2020
Время переоткрытия сайта 12 ч 00 м по Гр.
Календарь
на СЕНТЯБРЬ месяц 2018 г.

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 2 24 25 26 27
28 29 30 1 2 3 4
(9 230)

---Load files---
---Load files---


© Все права защищены 2017-2019 При использовании материалов сайта ссылка на http://lowsofphisics.ru обязательна.

В НАЧАЛО
КОММЕНТ
В КОНЕЦ
U:9 V:15 N:31
Уникальных посетителей за текущие сутки: 9 Просмотров: 15 Этой страницы (всего): 31