Упру́гие во́лны — волны , распространяющиеся в жидких , твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил . При распространении таких волн в среде перемещаются малые упругие колебания .

Источником упругой волны является удар , взрыв или вибрация.

Общая классификация

В зависимости от частоты различают инфразвуковые , звуковые , ультразвуковые и гиперзвуковые упругие волны.

В жидких и газообразных средах может распространяться только один тип упругих волн — продольные волны . В волне этого типа движение частиц осуществляется в направлении распространения волны.

В твёрдых телах существуют касательные механические напряжения , что приводит к существованию других типов волн, в которых движение частиц осуществляется по более сложным траекториям.

Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, называют сейсмическими волнами .

Упругие волны в твёрдых телах

Наиболее распространёнными типами упругих волн в твёрдых телах являются:

• продольные волны — волны с колебанием частиц вдоль направления распространения волны;
• поперечные волны — волны с колебанием частиц перпендикулярно направлению распространения волны;
• поверхностные волны (например, волны Рэлея ) — волны с колебанием частиц по эллипсам вдоль поверхности тела;
• волны Лэмба — волны в тонких пластинах;
• изгибные волны — распространение колебаний деформации изгиба в стержнях или пластинах, длина волны которых много больше толщины стержня или пластины.

Распространение упругих колебаний в кристаллических твёрдых материалах может трактоваться не только как упругая волна, но и как поток квазичастиц - фононов — квантов колебаний кристаллической решётки . В такой трактовке каждый квант несёт энергию ${\displaystyle h\nu }$ ( ${\displaystyle h}$ — постоянная Планка , ${\displaystyle \nu }$ — частота колебания) и движется со скоростью звука . Количество квантов подбирается так, чтобы плотность потока энергии в волновом и частичном представлениях совпала. Ситуация такая же, как с электромагнитным излучением , квантом которого является фотон (фотонная модель, в отличие от фононной, актуальна для всех сред).

Практическое применение

Упругие волны широко используются:

В медицине:

• ультразвуковое исследование

В геофизике:

• сейсморазведка

В технике:

• ультразвуковая дефектоскопия

В музыке:

• камертон
• музыкальные инструменты

См. также

• Упругость
• Бегущая волна
• Сейсмическая волна

Примечания