Волновое явление

На модерации Отложенный

                СОЛИТОНЫ

  Человеку даже без специального технического образования несомненно знакомы слова "электрон,протон, нейтрон, фотон". А вот созвучное с ними слово "СОЛИТОН" многие, вероятоно, слышат впервые. Это  и неудивительно: хотя, то что обозначается этим словом, известно более полутора столетий, надлежащее внимание солитонам стали уделять лишь с последней трети ХХ века. Солитонные явления оказались универсальными и обнаружились в математике, гидромеханике, акустике, радиофизике, астрофизике, биологии, океанографии, оптической технике. Что же представляет собой солитон.

 

        В наиболее общем смысле волна - это - распространение возмущений, какой-либо физической величины в среде, характеризующей какое-либо вещество или поле. Очень часто возмущение представляет собой колебательный процес (возможно, периодический) в самых различных формах - качание маятника, колебания струны музыкального инструмента, деформации кварцевой пластинки под действием прерменного тока. Волны - распостраняющиеся колебания - могут иметь различное место в природе.

 

       Различие физических механизмов проявляющих волновой процесс, влечет за собой различные способы его математического описания.

 

       Поскольку мы всё время говорим о волнах , не трудно догадаться, что солитоны - это тоже кое-что из области волн. Это действительно так, поскольку солитоном называется весьма необычное явление - уединенную/обособленную/ волну(Solitary Wave).

При увеличении длины волны они приобретают вид далеко разнесённых двух горбов, а при очень большой длине волны остается один горбик, который и соответствует "уединённой" волне.

       Описывается это волновым уравнением, так как в теории волн фундаментальное значение имеет волновое уравнение, искомая функция, описывающая волну, величины содержащиеся в ней описываются в первой степени. 

       Объясним это на примере. Предположим, что на поверхности воды образовался горбик, который начал перемещаться. Посмотрим, что будет если не учитывать дисперсию. Скорость нелинейной волны зависит от амплитуды (у линейных волн таких зависимостей нет ). Быстрее всех будет двигаться вершина волны,и, в некоторый следующий момент ее передний фронт станет круче. Крутизна фронта увеличивается, и с течением времени произойдёт " опрокидывание волны. Подобные опрокидывание волн мы видим наблюдая за прибоем на морском берегу...

       Рамки статьи не позволяют рассматривать другие типы солитонов, к примеру солитоны в твёрдых кристаллических телах, - они напоминают "дырки" в кристаллической решетке и соответственно способны перемещаться.