Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
осциллятора с затуханием как в переходном, так и в установившемся режиме.
Затем мы переходим к системам с двумя или большим числом степеней свободы
и обнаруживаем у таких систем резонансы, соответствующие каждой моде
свободных колебаний. Мы рассматриваем также действие вынуждающей силы на
замкнутые системы при частотах, меньших частоты низшей (или больших самой
высокой) моды, устанавливаем существование "экспоненциальных волн" и
объясняем действие фильтров.
Что можно опустить. Можно не рассматривать переходные процессы (п. 3.2),
а также действие вынуждающей силы при частотах ниже пороговой.
Домашние опыты. Для опытов 3.8 (вынужденные колебания системы из. двух
связанных маятников) и 3.16 (механический полосовой фильтр) нужен
проигрыватель. Эти опыты могут служить прекрасной лекционной
демонстрацией экспоненциальных волн,
12
возникающих в тех случаях, когда частота вынуждающей силы меньше
пороговой частоты.
Глава 4. Бегущие волны. Бегущие волны в этой главе трактуются как
результат вынужденных колебаний открытых систем (в противоположность
стоячим волнам, возникающим в результате вынужденных колебаний замкнутых
систем, рассмотренных в главе 3). Остальная часть этой главы посвящена
понятиям фазовой скорости (включая дисперсию) и импеданса бегущей волны.
Мы противопоставляем понятия, характерные для бегущей волны (фазовая
скорость и импеданс), понятиям, характерным для стоячей волны (инерция и
возвращающая сила), и объясняем фундаментальное различие фазовых
соотношений в стоячей и бегущей волне.
Домашние опыты. Мы рекомендуем опыты 4.12 (водяная призма) и 4.18
(измерение солнечной постоянной на поверхности Земли).
Глава 5. Отражение. К концу главы 4 мы уже знакомы с одномерными стоячими
и бегущими волнами и в пятой главе переходим к суперпозиции стоячих и
бегущих волн. При выводе коэффициентов отражения мы исходим не из
граничных условий, предпочитая "физическое" применение принципа
суперпозиции (в задачах, однако, используется метод граничных условий).
Что можно опустить. Данная глава имеет иллюстративный характер: в ней
много примеров из области звука, передающих линий и света, являющихся
"применением" того, что мы узнали в главах 1-4. Поэтому значительная
часть примеров при недостатке времени может быть пропущена.
Домашние опыты. Необходимо сделать опыт 5.3 (переходные стоячие волны в
"пружине")*). Особенно интересны опыты 5.17 и 5.18.
Глава 6. Модулированные колебания, импульсы и волновые пакеты. В главах
1-5 мы имели дело главным образом с единственной частотой (за исключением
п. 2.3, посвященного фурье-анализу). В этой главе рассмотрена
суперпозиция различных частот, образующая импульсы и волновые пакеты, и
фурье-анализ (введенный в п. 2.3 лишь для периодических функций)
распространяется и на непериодическиефункции. Большая часть физики
содержится в трех первых пунктах.
Домашние опыты. Наблюдение волновых пакетов в воде (опыт. 6.11)
необходимо для понимания смысла групповой скорости. Мы советуем также
проделать опыты 6.12 и 6.13.
Задачи. Частотная и фазовая модуляции рассмотрены не в основном тексте, а
главным образом в задачах. Здесь же обсуждаются такие проблемы как
фиксация лазерных мод (задача 6.23), модуляция с помощью субчастот
(задача 6.32) и интерферометриче-ская спектроскопия (задача 6.33).
Глава 7. Волны в пространстве двух и трех измерений. Волны, рассмотренные
в главах 1-6, имели одно измерение. В этой главе
*) См. сноску на стр. 24.
13
мы переходим к трехмерным волнам и вводим вектор распространения к.
Основой для рассмотрения электромагнитных волн являются уравнения
Максвелла. (Электромагнитные волны в линиях передач, рассмотренные в
предыдущих главах, имели исходным пунктом LC-цепи.) Рассмотрены также
волны в воде.
Что можно опустить. Можно пропустить п. 7.3 (волны в воде), но мы
советуем проделать соответствующие домашние опыты. Если преподаватель
специально заинтересован в оптике, он может начать с п. 7.4 и продолжить
изучение оптических явлений в главах 7, 8 и 9.
Глава 8. Поляризация. Эта глава посвящена изучению поляризации
электромагнитных волн и волн в "пружинах". Особое внимание уделено
физической связи между частичной поляризацией и когерентностью.
Домашние опыты. Мы советуем выполнить по меньшей мере опыты 8.12, 8.14,
8.16 и 8.18.
Глава 9. Интерференция и дифракция. Здесь мы рассматриваем суперпозицию
волн, пробегающих различные пути от источника до детектора, и исследуем
физический смысл понятия о когерентности. Геометрическая оптика
рассмотрена с точки зрения волновых представлений, т. е. как оптика
пучков, падающих на различные отражающие и преломляющие поверхности при
условиях, когда дифракция ограничена.
Домашние опыты. Следует выполнить хотя бы один опыт по интерференции,
дифракции, когерентности и геометрической оптике. Мы рекомендуем также
выполнить опыт 9.50 (квадрупольное излучение камертона).
Задачи. Некоторые вопросы курса вынесены в задачи, например звездные
