Лаврентьева Е.В. - Специальные разделы физики. Колебания и волны (электронный учебник) [2004, DOC, RUS]

СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА
СТР.
Введение……………………………………………………………………………...5
Глава I. Колебания………………………………………………………………..…6
1.1. Гармонические колебания………………………………………………………..……6
Вопросы для самопроверки………………………………………………………..……8
1.2. Линейные колебательные системы и методы исследования их……………..……9
1.2.1. . Незатухающие гармонические осцилляторы ………………………………..…9
1.2.1.1. Электрический контур……………………………………………………..…….9
1.2.1.2. Механический маятник……………………………………………………..…..10
1.2.1.3. Груз на пружине……………………………………………………………..….13
1.2.2 Фазовая плоскость ……………………………………………….……………..…15
1.2.3. Энергетические соотношения…………………………………………………....16
1.2.4. Действие толчка на гармонический осциллятор……………………………..…18
1.2.5. Затухающий гармонический осциллятор…………………………………..……19
1.2.6. Декремент затухания, добротность ………………………………………..…….21
1.2.7. Спирали на фазовой плоскости ……………………………………………..……23
1.2.8. Случай большого трения …………………………………………………………24
1.2.9. Энергетические соотношения для затухающего гармонического осциллятора..25
1.2.10. Изображение колебаний векторами на комплексной плоскости ……………..25
1.2.11. Принужденные и свободные составляющие токов и напряжений ……………27
1.2.12. Действие синусоидальной силы на незатухающий гармонический
осциллятор…………………………………………………………………………....29
1.2.12.1. Периодическое движение…………………………………………………29
1.2.12.2. Иллюстрация фазовых соотношений…………………………………….30
1.2.12.3. Раскачка из состояния покоя……………………………………………...31
1.2.13. Действие периодических толчков на незатухающий гармонический осциллятор………………………………………………………………………….33
1.2.14. Периодическое вынужденное колебание ………………………………………..36
1.2.15. Действие периодических токов на затухающий осциллятор…………………...39
1.2.16. Действие синусоидальной силы на затухающий осциллятор…………………..45
1.2.16.1. Резонанс, стационарный режим…………………………………………..45
1.2.16.2. Процесс установления при резонансе……………………………………47
1.2.17. Резонансные кривые.……………………………………………………………...49
1.2.17.1. Зависимость интенсивности напряжения на конденсаторе
от частоты внешней ЭДС………………………………………………………...49
1.2.17.2. Острота резонансной кривой……………………………………………51
1.2.17.3. Зависимость напряжения на конденсаторе от
настройки контура…………………………………………………………………52
1.2.17.4. Фазовые резонансные кривые………………………………….……….53
1.2.18. Параметрический резонанс……………………………………………………….54
1.2.18.1. Пример параметрического возбуждения. Раскачивание качелей..……55
1.2.18.2. Исследование упрощенной схемы………………………….…………..56
Вопросы для самопроверки………………………………………………………….……58
1.3. Суперпозиция колебания………………………………………………………………..60
1.3.1. Суперпозиция синхронных скалярных гармонических колебаний……………..60
1.3.2. Сложение произвольного числа гармонических колебаний………….…………63
1.3.3. Суперпозиция двух взаимно перпендикулярных векторов,
изменяющихся синусоидально с одинаковой частотой……………………….64
1.3.4. Суперпозиция гармонических колебаний с близкими частотами…………….66
1.3.4.1. Случай скалярных колебаний. Биения…………………………………67
1.3.4.2. Случай взаимно перпендикулярных векторных колебаний………….67
Вопросы для самопроверки……………………………………………………………….67
1.4. Нелинейные колебательные процессы………………………………………………..69
1.4.1. Генератор с самовозбуждением…………………………………………………...69
1.4.2. Модулированные колебания………………………………………………………73
1.4.3. Детектирование………………………………………………………….…………75
1.4.4. Преобразование частоты………………………………………………..…………78
Вопросы для самопроверки……………………………………………………………….80
Глава II. Волны…………………………………………………………………………81
2.1. Виды волновых процессов. …………………………………………….……….…………81
2.2. Плоские волны…………………………………………………………………..……….…81
2.3. Гармонические волны…………………………………………………………..………….83
2.4. Волновые уравнения……………………………………………………………………….84
2.5. Однородные и неоднородные волны…………………………………………..……….…86
2.6. Векторные волны. Поляризация……………………………………………….………….87
2.7. Цилиндрические и сферические волны………………………………………..………….91
Вопросы для самопроверки……………………………………………………………….94
2.8. Упругие волны……………………………………………………………………………95
2.8.1. Волновое уравнение упругой волны……………………………………..……….…97
2.8.2. Скорость распространения волн в упругой среде…………………………………..97
2.8.2.1. Волны в упругой среде…………………………………………..…………..97
2.8.2.2. Волны в жидкости и газе………………………………………..……………99
2.8.3. Энергия упругой волны……………………………………………………………..101
2.8.4. Интерференция волн…………………………………………………………………105
2.8.5. Отражение волн. Стоячие волны………………………………………….………..110
2.8.6. Эффект Доплера……………………………………………………………………...115
2.8.7. Звук……………………………………………………………………………………118
2.8.7.1. Природа звука………………………………………………………………….118
2.8.7.2. Распространение звука. Источники и приемники звука…………………….119
2.8.8. Отражение волны от границы раздела…………………………………………….124
Вопросы для самопроверки……………………………………………………………129
2.9. Электромагнитные волны………………………………………………………….131
2.9.1 Свойства электромагнитных волн…………………………………………………..132
2.9.1.1. Волновое уравнение………………………………………………………….132
2.9.1.2. Плоская электромагнитная волна…………………………………………...133
2.9.2. Энергия электромагнитных волн……………………………………………………135
2.9.3. Излучение электрического диполя………………………………………………….137
2.9.4. Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков…………………………………………………………………………140
2.9.5. Показатели преломления и поглощения. Глубина проникновения……………146
2.9.6. Дисперсия, разные оценки скорости………………………………………………149
2.9.7. Отражение электромагнитных волн от металла………………………………….152
2.9.8. Электромагнитные волны в анизотропной среде………………………………..153
2.9.8.1. Связь между векторами…………………………………………………153
2.9.8.2. Распространение вдоль одной нз главных осей……………. ………...155
2.9.8.3. Двойное преломление…………………………………………………..158
2.9.8.4. Дихроизм…………………………………………………………………160
2.9.8.5. Вращение плоскости поляризации……………………………………..160
Вопросы для самопроверки……………………………………………………………162
Экзаменационные вопросы………………………………………………………………..163
Контрольная работа………………………………………………………………………..165
Задание на контрольную работу……………………………………………………………166
Методические указания по выполнению контрольной работы…………………………..171
Список литературы…………………………………………………………………………176