Резонатор. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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).

Сверхвысокие частоты, СВЧ

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).

Литература по резонаторам

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.