Волна Фарадея

Фарадей машет поющей чашей

Волны Фарадея , также известные как рябь Фарадея , названные в честь Майкла Фарадея (1791–1867), представляют собой нелинейные стоячие волны , которые возникают на жидкостях, заключенных в вибрирующий сосуд. Когда частота вибрации превышает критическое значение, плоская гидростатическая поверхность становится неустойчивой. Это известно как нестабильность Фарадея . Фарадей впервые описал их в приложении к статье в журнале « Философские труды в Лондонского королевского общества» 1831 году. ^[1]^[2]

Если слой жидкости поместить поверх вертикально колеблющегося поршня, появится картина стоячих волн , которая колеблется с половиной частоты возбуждения при определенных критериях нестабильности . ^[3] Это относится к проблеме параметрического резонанса . Волны могут принимать форму полос, плотно упакованных шестиугольников или даже квадратов или квазипериодических узоров. Волны Фарадея обычно наблюдаются в виде тонких полосок на поверхности вина в бокале , который звенит, как колокол. Волны Фарадея также объясняют феномен «фонтана» на поющей чаше .

Волна Фарадея и ее длина аналогичны волне де Бройля с длиной волны де Бройля в теории де Бройля-Бома в области квантовой механики . ^[4]

Приложение

Волны Фарадея используются в качестве матрицы на жидкой основе для направленной сборки микромасштабных материалов, включая мягкие вещества , твердые тела , биологические объекты ( например , отдельные клетки, клеточные сфероиды и шарики -микроносители с засеянными клетками ). ^[5] В отличие от шаблона на твердой основе, этот шаблон на жидкой основе можно динамически изменять путем настройки частоты вибрации и ускорения и генерировать разнообразные наборы симметричных и периодических шаблонов.

Это явление также используется аллигаторами для призыва партнеров. Они вибрируют своими легкими на низких частотах немного ниже поверхности, заставляя их шипы двигаться и вызывать поверхностные волны. Эти поверхностные волны по сути представляют собой волны Фарадея, и можно наблюдать эффект разбрызгивания, характерный для некоторых резонансов. ^[6]^[7]

Этот эффект также можно использовать для акустического смешивания двух жидкостей. Волны Фарадея образуются на границе раздела двух жидкостей, что увеличивает площадь поверхности между ними, быстро и тщательно перемешивая жидкости. ^[8]

См. также

Ссылки

^ Фарадей, М. (1831) «Об особом классе акустических фигур и об определенных формах, принимаемых группой частиц на вибрирующих упругих поверхностях», Philosophical Transactions of the Royal Society (London) , vol. 121, стр. 299–318. «Волны Фарадея» обсуждаются в приложении к статье «О формах и состояниях, принимаемых жидкостями при контакте с колеблющимися упругими поверхностями» . Всю эту статью также можно найти в Интернете (правда, без иллюстраций) на сайте «Электронная библиотека» .
^ Другие, кто исследовал «волны Фарадея», включают: (1) Людвиг Маттиссен (1868) «Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend» (Акустические эксперименты, касающиеся мельчайших поперечных волн жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 134, стр. 107–17; (2) Людвиг Маттиссен (1870) «Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten» (О поперечных колебаниях звенящих маловязких и упругих жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 141, стр. 375–93; (3) Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) (1883), «О хрустящей корочке жидкости, покоящейся на вибрирующей опоре», Philosophical Magazine , vol. 16, стр. 50–58; (4) Томас Брук Бенджамин и Фриц Джозеф Урселл (1954), [1] «Устойчивость плоской свободной поверхности жидкости в вертикальном периодическом движении» Труды Королевского общества A , том. 225, вып. 1163.
^ Райт, PH; Сэйлор-младший (сентябрь 2003 г.). «Создание рисунка пленок частиц с использованием волн Фарадея» (PDF) . Обзор научных инструментов . 74 (9): 4063–70. Бибкод : 2003RScI...74.4063W . дои : 10.1063/1.1602936 . Проверено 4 мая 2016 г.
^ «Джон У.М. Буш: Квантовая механика в широком смысле» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 декабря 2017 года . Проверено 21 октября 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б П. Чен, З. Луо, С. Гювен, С. Тасоглу, А. Венг, А. В. Ганесан, У. Демирчи, Advanced Materials 2014, 10.1002/adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract
^ Пауэлл, Девин (25 мая 2011 г.). «Возбужденные самцы аллигаторов ревут шипами на спине» . Проводной . Проверено 4 мая 2016 г.
^ Мориарти, Питер; Холт, Р. Глинн (2011). «Волны Фарадея, создаваемые периодическими подложками: имитация танца воды аллигатора». Журнал Акустического общества Америки . 129 (4): 2411. Бибкод : 2011ASAJ..129.2411M . дои : 10.1121/1.3587858 .
^ «Как смешивается RAM» .

Внешние ссылки

[1] Фарадей, М. (1831) «Об особом классе акустических фигур и об определенных формах, принимаемых группой частиц на вибрирующих упругих поверхностях», Philosophical Transactions of the Royal Society (London) , vol. 121, стр. 299–318. «Волны Фарадея» обсуждаются в приложении к статье «О формах и состояниях, принимаемых жидкостями при контакте с колеблющимися упругими поверхностями» . Всю эту статью также можно найти в Интернете (правда, без иллюстраций) на сайте «Электронная библиотека» .

[2] Другие, кто исследовал «волны Фарадея», включают: (1) Людвиг Маттиссен (1868) «Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend» (Акустические эксперименты, касающиеся мельчайших поперечных волн жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 134, стр. 107–17; (2) Людвиг Маттиссен (1870) «Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten» (О поперечных колебаниях звенящих маловязких и упругих жидкостей) , Annalen der Physik , vol. 141, стр. 375–93; (3) Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) (1883), «О хрустящей корочке жидкости, покоящейся на вибрирующей опоре», Philosophical Magazine , vol. 16, стр. 50–58; (4) Томас Брук Бенджамин и Фриц Джозеф Урселл (1954), [1] «Устойчивость плоской свободной поверхности жидкости в вертикальном периодическом движении» Труды Королевского общества A , том. 225, вып. 1163.

[3] Райт, PH; Сэйлор-младший (сентябрь 2003 г.). «Создание рисунка пленок частиц с использованием волн Фарадея» (PDF) . Обзор научных инструментов . 74 (9): 4063–70. Бибкод : 2003RScI...74.4063W . дои : 10.1063/1.1602936 . Проверено 4 мая 2016 г.

[4] «Джон У.М. Буш: Квантовая механика в широком смысле» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 декабря 2017 года . Проверено 21 октября 2010 г.

[:0-5] Jump up to: ^а ^б П. Чен, З. Луо, С. Гювен, С. Тасоглу, А. Венг, А. В. Ганесан, У. Демирчи, Advanced Materials 2014, 10.1002/adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract

[6] Пауэлл, Девин (25 мая 2011 г.). «Возбужденные самцы аллигаторов ревут шипами на спине» . Проводной . Проверено 4 мая 2016 г.

[7] Мориарти, Питер; Холт, Р. Глинн (2011). «Волны Фарадея, создаваемые периодическими подложками: имитация танца воды аллигатора». Журнал Акустического общества Америки . 129 (4): 2411. Бибкод : 2011ASAJ..129.2411M . дои : 10.1121/1.3587858 .

[8] «Как смешивается RAM» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

v т и Майкл Фарадей
Физика	Закон индукции Фарадея Эффект Фарадея Клетка Фарадея постоянная Фарадея Лошадь Кубок Фарадея Законы электролиза Фарадея Парадокс Фарадея ротатор Фарадея Эффект эффективности Фарадея Волна Фарадея Эксперимент Фарадея с ведром для льда Эффективность Фарадея Электрохимия диск Фарадея Силовая линия
Лекции	Рождественские лекции Королевского института Химическая история свечи
Связанный	Мемориал Майкла Фарадея Здание Фарадея Здание Фарадея (Манчестер) Фарадей (кратер) Фарадей Будущее Медаль Фарадея ИЭПП Премия Лондонского королевского общества Майкла Фарадея Медаль и премия Института физики Майкла Фарадея Медаль Фарадея (электрохимия) Премия Фарадея за лекции
Категория:Майкл Фарадей