ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

Акустические волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности твёрдого тела или вдоль границы твёрдого тела с др. средами и затухающие при удалении от границ. Выделяют два класса ПАВ: с вертикальной поляризацией, у которых вектор смещения частиц среды в волне и направление распространения волны лежат в плоскости, перпендикулярной к граничной поверхности, и с горизонтальной поляризацией, у которых вектор смещения частиц среды параллелен плоскости границы и перпендикулярен направлению распространения волны. 

Простейшими и наиболее часто встречающимися на практике ПАВ с вертикальной поляризацией являются волны Рэлея, распространяющиеся вдоль границы твёрдого тела с вакуумом или достаточно разреженной газовой средой. Энергия их локализована в поверхностном слое толщиной длина волны. Ч-цы в волне движутся по эллипсам, большая полуось иг которых перпендикулярна границе, а малая и - параллельна направлению распространения волны (рис., а). Фазовая скорость волн Рэлея фазовая скорость плоской поперечной волны.Если твёрдое тело граничит с жидкостью и скорость звука в жидкости меньше скорости в твёрдом теле (это справедливо почти для всех реальных сред), то на границе твёрдого тела и жидкости возможно распространение затухающей волны рэлеевского типа. Эта волна при распространении непрерывно излучает энергию в жидкость, образуя в ней отходящую от границы неоднородную волну. Фазовая скорость данной поверхностной волны с точностью до процентов равна у„, а коэф. затухания на длине волны 0,1, т. е. на пути 10 К волна затухает примерно в е раз. Распределение по глубине смещений и напряжений в такой волне в твёрдом теле подобно распределению в рэлеевской волне.

Помимо затухающей ПАВ на границе жидкости и твёрдого тела всегда существует незатухающая ПАВ, бегущая вдоль границы с фазовой скоростью, меньшей уж волны в жидкости и скоростей продольных и поперечных v, волн в твёрдом теле. Эта волна является волной с вертикальной поляризацией и состоит из слабонеоднородной волны в жидкости, амплитуда которой медленно убывает при удалении от границы, и двух сильно неоднородных волн в твёрдом теле (продольной и поперечной), что обусловливает локализацию энергии волны и движение частиц в основном в жидкости, а не в твёрдом теле.

Если две твёрдые среды граничат между собой вдоль плоскости и их плотности и модули упругости не сильно различаются, то вдоль границы может распространяться волна Стоунли. Эта волна состоит как бы из двух рэлеевских волн (по одной в каждой среде). Вертикальные и горизонтальные компоненты смещений в каждой среде убывают при удалении от границы так, что энергия волны оказывается сосредоточенной в двух граничных слоях толщиной. Фазовая скорость волн Стоунли меньше значений в обеих граничных средах.

Волны с вертикальной поляризацией могут распространяться на границе твёрдого полупространства с жидким или твёрдым слоем или даже с системой таких слоев. Если толщина слоев много меньше длины волны, то движение частиц среды в полупространстве примерно такое же, как в рэлеевской волне, а фазовая скорость ПАВ близка к у„. В общем случае это движение может быть таким, что энергия волны будет перераспределяться между твёрдым полупространством и слоями, а фазовая скорость будет зависеть от частоты и толщины слоев.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.