Волна Фарадея - Faraday wave

Волны Фарадея, также известен как Рябь Фарадея, названный в честь Майкл Фарадей (1791–1867), являются нелинейный стоячие волны которые появляются на жидкостях, заключенных в вибрирующую емкость. Когда частота вибрации превышает критическое значение, плоская гидростатическая поверхность становится неустойчивой. Это известно как Фарадея. нестабильность. Фарадей впервые описал их в приложении к статье в Философские труды из Лондонское королевское общество в 1831 г.[1][2]

Если слой жидкости помещается поверх вертикально колеблющегося поршня, образец стоячие волны появляется, который колеблется на половине частоты возбуждения, при определенных критериях нестабильность.[3] Это относится к проблеме параметрический резонанс. Волны могут иметь форму полос, плотно упакованных шестиугольники, или даже квадраты или квазипериодический узоры. Волны Фарадея обычно наблюдаются в виде тонких полос на поверхности вина в бокал для вина это звенит как колокол. Волны Фарадея также объясняют явление «фонтана» на поющая чаша.

Волна Фарадея и ее длина волны аналогичен волна де Бройля с длиной волны де Бройля в Теория де Бройля – Бома в области квантовая механика .[4]

заявка

Сборка микромасштабных бусин на волнах Фарадея.[5]

Волны Фарадея используются в качестве шаблона на жидкой основе для направленной сборки микромасштабных материалов, включая мягкое вещество, твердые тела, биологические объекты (например, отдельные клетки, сфероиды клеток и засеянные клетки микроноситель бусины).[5] В отличие от шаблона на твердой основе, этот шаблон на жидкой основе можно динамически изменять, настраивая частоту колебаний и ускорение, и генерировать разнообразные 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]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ М. Фарадей (1831 г.) «Об особом классе акустических фигур и о некоторых формах, принимаемых группой частиц на вибрирующих упругих поверхностях», Философские труды Королевского общества (Лондон), т. 121, стр. 299–318. «Волны Фарадея» обсуждаются в приложении к статье, «О формах и состояниях жидкостей при контакте с вибрирующими упругими поверхностями». Вся эта статья также доступна в Интернете (хотя и без иллюстраций) по адресу «Электронная библиотека».
  2. ^ Среди других исследователей «волн Фарадея»: (1) Людвиг Маттиссен (1868) "Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend" (Акустические эксперименты, касающиеся мельчайших поперечных волн жидкостей), Annalen der Physik, т. 134, стр. 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, т. 141, стр. 375–93; (3) Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) (1883), «О хрустах жидкости, покоящейся на вибрирующей опоре», Философский журнал, т. 16. С. 50–58.
  3. ^ Wright, P.H .; Сэйлор, Дж. Р. (сентябрь 2003 г.). «Создание рисунка из твердых частиц с помощью волн Фарадея» (PDF). Обзор научных инструментов. 74 (9): 4063–70. Bibcode:2003RScI ... 74.4063W. Дои:10.1063/1.1602936. Получено 4 мая 2016.
  4. ^ Джон В. М. Буш: Квантовая механика в общих чертах
  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 самцы аллигаторов сильфонные с шипами на спине". Проводной. Получено 4 мая 2016.
  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. Дои:10.1121/1.3587858.

внешние ссылки