Boʻylama toʻlqin

Samolyot bosimi puls toʻlqinining harakati

Boʻylama toʻlqin — bu muhitning tebranishi toʻlqin harakat yoʻnalishiga parallel („boʻylab“) va muhitning siljishi toʻlqin tarqalishining bir xil (yoki teskari) yoʻnalishi boʻlgan toʻlqinlar hisoblanadi. Zarralarning tebranish yoʻnalishi tebranishning tarqalish yoʻnalishida boʻlgan toʻlqin boʻylama toʻlqin deyiladi. Prujinaga osilgan yuk tebranishi, havodagi tovushning tarqalishi, suyuqlik va qattiq jismlarda tovushning tarqalishi boʻylama toʻlqinga misol boʻladi. Mexanik boʻylama toʻlqinlar siqish yoki siqish toʻlqinlari deb ham ataladi. Chunki ular muhit boʻylab harakatlanayotganda siqilish va kamayishni hosil qiladi va ular bosimning oshishi va pasayishiga olib keladi. Choʻzilgan Slinky oʻyinchoq uzunligi boʻylab toʻlqin rulonlar orasidagi masofa ortib boradi va kamayadi. Bunday toʻlqinlarga juda ham koʻp misollar keltirilgan. Bularga; tovush toʻlqinlari, bosimdagi tebranishlar, siljish zarralari, elastik muhitda tarqaladigan zarrachalar tezligi va seysmik P toʻlqinlari (zilzilalar va portlashlar natijasida hosil boʻlgan) kiradi. Toʻlqinning boshqa asosiy turi koʻndalang toʻlqin boʻlib, unda muhitning siljishi tarqalish yoʻnalishiga toʻgʻri burchak ostida boʻladi. Masalan, koʻndalang toʻlqinlar qattiq materiallardagi (lekin suyuqliklarda emas) baʼzi ommaviy tovush toʻlqinlarini tavsiflaydi. Bu materiallar ham qoʻllab-quvvatlaydigan (boʻylama) bosim toʻlqinlaridan farqlash uchun ularni ''kesish toʻlqinlari“ deb ham atashadi.

Nomenklatura

"Boʻylama toʻlqinlar" va „koʻndalang toʻlqinlar“ baʼzi mualliflar tomonidan oʻzlariga qulaylik uchun mos ravishda „L-toʻlqinlar“ va „T-toʻlqinlar“ deb qisqartirilgan^[1]. Ushbu ikkita qisqartma seysmologiyada (sevgi toʻlqini^[2] yoki uzun toʻlqin^[3]) va elektrokardiografiyada (T toʻlqiniga qarang), baʼzi mualliflar „l-toʻlqinlar“ (kichik „L“) dan foydalanishni tanlaganlar. Bu yerda „t-toʻlqinlar“ oʻrniga, ular baʼzi mashhur ilmiy kitoblardan tashqari fizika yozuvlarida uchramaydigan soʻzlardan foydalanishgan^[4].

Ovoz toʻlqinlari

Boʻylama toʻlqin garmonik tovush toʻlqinlari boʻlsa, chastota va toʻlqin uzunligi formula bilan tavsiflanishi mumkin. Buni quyidagi formula orqali aniqlanadi.

y(x,t)=y_{0}\cos \!{\bigg (}\omega \!\left(t-{\frac {x}{c}}\right)\!{\bigg )}

bu yerda:

y — harakatlanuvchi tovush toʻlqinidagi nuqtaning siljishi;
x — nuqtadan toʻlqin manbaigacha boʻlgan masofa;
t — oʻtgan vaqt;
y ₀ — tebranishlar amplitudasi ,
c — toʻlqin tezligi;
ō — toʻlqinning burchak chastotasi .

X / c miqdori toʻlqinning x masofani bosib oʻtish vaqtini hisoblash formulasi hisoblanadi.

Toʻlqinning oddiy chastotasi (f) bilan belgilangan.

f={\frac {\omega }{2\pi }}.

Toʻlqin uzunligini toʻlqin tezligi va oddiy chastota oʻrtasidagi bogʻliqlik sifatida hisoblash formulasidan foydalaniladi. Bu formula quyidagicha aniqlanadi.

\lambda ={\frac {c}{f}}.

Ovoz toʻlqinlari uchun toʻlqinning amplitudasi, buzilmagan havo bosimi va toʻlqin keltirib chiqaradigan maksimal bosim oʻrtasidagi farqidan keltirib chiqarishgan. Ovozning tarqalish tezligi u tarqaladigan muhitning turiga, haroratiga va tarkibiga bogʻliq boʻladi.

Bosim toʻlqinlari

Yuqorida keltirilgan suyuqlikdagi tovush tenglamalari elastik qattiq jismdagi akustik toʻlqinlarga ham tegishli boʻlgan. Qattiq jismlar koʻndalang toʻlqinlarni (seysmologiyada S-toʻlqinlar deb nomlanadi) ham qoʻllab-quvvatlasa-da, qattiq jismdagi boʻylama toʻlqin tovush toʻlqinlari materialning zichligi, uning qattiqligiga bogʻliq boʻlgan tezlik va toʻlqin empedansi bilan mavjud boʻlib, ikkinchisi (tovushda boʻlgani kabi) tasvirlangan boʻladi Gaz materialning massa moduli boʻyicha hisoblanadi^[5]. 2022-yil may oyida NASA Perseus galaktikasi klasteri markazidagi qora tuynukning sonifikatsiyasi (bosim toʻlqinlari bilan bogʻliq astronomik maʼlumotlarni tovushga aylantirish) haqida xabar berdi^[6]^[7].

Elektromagnit

Maksvell tenglamalari — bu elektromagnit maydon hamda uning vakuum va muhitdagi elektr zaryadlari va oqimlari bilan bogʻliqlikni tavsiflovchi differensial yoki integral shakldagi tenglamalar sistemasi. XIX asrning oʻrtalarida toʻplangan eksperimental natijalar asosida Jeyms Klerk Maksvell tomonidan tuzilgan tenglamalar nazariy fizika tushunchalarining rivojlanishida muhim roʻl oʻynaydi. Toʻlqindan iborat boʻlgan elektr va magnit maydonlari toʻlqin yoʻnalishiga perpendikulyar boʻladi. Biroq plazma toʻlqinlari elektromagnit toʻlqinlar hisoblanmaydi. Zaryadlangan zarrachalarning zichlik toʻlqinlari, ular elektromagnit maydon bilan birlashishgan^[8]^[9]^[10].

Heaviside Maksvell tenglamalarini umumlashtirishga urinishlaridan soʻng, Heaviside elektromagnit toʻlqinlarni „boʻsh boʻshliq“ yoki bir xil muhitda boʻylama toʻlqinlar sifatida topib boʻlmaydi degan xulosaga kelgan^[11]. Erkin fazoda yoki boshqa bir xil izotropik dielektriklarda elektromagnit toʻlqinlar qatʼiy koʻndalang tarzda hisoblangan. Shu bilan birga elektromagnit toʻlqinlar elektr va magnit maydonlarda boʻylama toʻlqin komponentni koʻrsatgan. Ular ikki sinuvchan materiallarni yoki bir xil boʻlmagan materiallarni, ayniqsa Zenneck to'lqinlari kabi interfeyslarda (masalan, sirt toʻlqinlari) oʻtkazishi mumkin boʻlgan^[12].

Zamonaviy fizikaning rivojlanishida Aleksandru Proka (1897—1955) massiv vektor spin-1 mezonlariga tegishli boʻlgan oʻz nomi bilan atalgan (Proka tenglamalari) relativistik kvant maydon tenglamalarini ishlab chiqish bilan mashhur edi. Soʻnggi oʻn yilliklarda Shvetsiya Qirollik jamiyatidan Jan-Pyer Vijye va Bo Lenert kabi boshqa nazariyotchilar Maksvell tenglamalarining boʻylama toʻlqin elektromagnit komponenti sifatida foton massasini koʻrsatishga urinishda Proka tenglamasidan foydalanishgan^[13]. Bu esa boʻylama elektromagnit toʻlqinlar Dirac qutblangan vakuumda mavjud boʻlgan. Biroq, fotonning dam olish massasi deyarli barcha fiziklar tomonidan qattiq shubhalanadi va fizikaning standart modeliga mos kelmaydi degan fikrga kelishgan.

Yana qarang

Manbalar

↑ Erhard Winkler (1997), Stone in Architecture: Properties, Durability, p.55 and p.57, Springer Science & Business Media
↑ Michael Allaby (2008), A Dictionary of Earth Sciences (3rd ed.), Oxford University Press
↑ Dean A. Stahl, Karen Landen (2001), Abbreviations Dictionary, Tenth Edition, p.618, CRC Press
↑ Francine Milford (2016), The Tuning Fork, pp.43-44
↑ Weisstein, Eric W., „P-Wave“. Eric Weissteinʼs World of Science.
↑ Watzke, Megan; Porter, Molly; Mohon, Lee. „New NASA Black Hole Sonifications with a Remix“. NASA (4-may 2022-yil). Qaraldi: 11-may 2022-yil.
↑ Overbye, Dennis. „Hear the Weird Sounds of a Black Hole Singing - As part of an effort to "sonify" the cosmos, researchers have converted the pressure waves from a black hole into an audible … something.“. The New York Times (7-may 2022-yil). Qaraldi: 11-may 2022-yil.
↑ David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, ISBN 0-13-805326-X
↑ John D. Jackson, Classical Electrodynamics, ISBN 0-471-30932-X.
↑ Gerald E. Marsh (1996), Force-free Magnetic Fields, World Scientific, ISBN 981-02-2497-4
↑ Heaviside, Oliver, „Electromagnetic theory“. Appendices: D. On compressional electric or magnetic waves. Chelsea Pub Co; 3rd edition (1971) 082840237X
↑ Corum, K. L., and J. F. Corum, „The Zenneck surface wave“, Nikola Tesla, Lightning Observations, and stationary waves, Appendix II. 1994.
↑ Lakes, Roderic (1998). „Experimental Limits on the Photon Mass and Cosmic Magnetic Vector Potential“. Physical Review Letters. 80-jild, № 9. 1826–1829-bet. Bibcode:1998PhRvL..80.1826L. doi:10.1103/PhysRevLett.80.1826.

Qoʻshimcha oʻqish

Varadan, VK va Vasundara V. Varadan, " Elastik toʻlqinlarning tarqalishi va tarqalishi ". Granüler muhitda ultratovushli siqilish toʻlqinlarining tarqalishi tufayli zaiflashuv — AJ Devaney, H. Levine va T. Plona. Enn Arbor, Mich., Ann Arbor Science, 1982 yil.
Schaaf, Jon van der, Yaap C. Schouten va Cor M. van den Bleek, " Gaz-qattiq suyuqlikli yotoqlarda bosim toʻlqinlarini eksperimental kuzatish ". Amerika kimyo muhandislari instituti. Nyu-York, Nyu-York, 1997 yil.
Rassell, Dan, " Boʻylama va koʻndalang toʻlqinlar harakati ". Akustika animatsiyalari, Pensilvaniya shtat universiteti, akustika boʻyicha magistratura dasturi.
" Fizika sinfi " animatsiyasi bilan boʻylama toʻlqinlar

[1] Erhard Winkler (1997), Stone in Architecture: Properties, Durability, p.55 and p.57, Springer Science & Business Media

[2] Michael Allaby (2008), A Dictionary of Earth Sciences (3rd ed.), Oxford University Press

[3] Dean A. Stahl, Karen Landen (2001), Abbreviations Dictionary, Tenth Edition, p.618, CRC Press

[4] Francine Milford (2016), The Tuning Fork, pp.43-44

[5] Weisstein, Eric W., „P-Wave“. Eric Weissteinʼs World of Science.

[NASA-20220504-6] Watzke, Megan; Porter, Molly; Mohon, Lee. „New NASA Black Hole Sonifications with a Remix“. NASA (4-may 2022-yil). Qaraldi: 11-may 2022-yil.

[NYT-20220507-7] Overbye, Dennis. „Hear the Weird Sounds of a Black Hole Singing - As part of an effort to "sonify" the cosmos, researchers have converted the pressure waves from a black hole into an audible … something.“. The New York Times (7-may 2022-yil). Qaraldi: 11-may 2022-yil.

[griffiths-8] David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, ISBN 0-13-805326-X

[9] John D. Jackson, Classical Electrodynamics, ISBN 0-471-30932-X.

[10] Gerald E. Marsh (1996), Force-free Magnetic Fields, World Scientific, ISBN 981-02-2497-4

[11] Heaviside, Oliver, „Electromagnetic theory“. Appendices: D. On compressional electric or magnetic waves. Chelsea Pub Co; 3rd edition (1971) 082840237X

[12] Corum, K. L., and J. F. Corum, „The Zenneck surface wave“, Nikola Tesla, Lightning Observations, and stationary waves, Appendix II. 1994.

[13] Lakes, Roderic (1998). „Experimental Limits on the Photon Mass and Cosmic Magnetic Vector Potential“. Physical Review Letters. 80-jild, № 9. 1826–1829-bet. Bibcode:1998PhRvL..80.1826L. doi:10.1103/PhysRevLett.80.1826.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]