Типы и поляризация упругих волн

Все упругие волны подразделяются на объемные, т.е. распространяющиеся в объеме тела, поверхностные, бегущие вдоль поверхности раздела двух сред, и волны в ограниченных телах. Поляризацией волны называется траектория и направление движения частиц упругой среды по отношению к направлению распространения. В общем случае монохроматическая волна имеет эллиптическую поляризацию (рис. 2.3). Это означает, что частицы совершают движение по эллипсу. В частном случае эллипс вырождается в линию (рис. 2.3) [17].

Говорят, что такие волны имеют линейную поляризацию, они относятся к объемным волнам. Среди объемных различают продольные и поперечные волны. Продольной называется такая волна, у которой направление колебания происходит в том же направлении, в котором распространяется волна. Продольные волны могут распространяться как в твердых телах, так и в жидкостях и газах. Скорость продольной волны можно рассчитать, если известны плотность материала , модуль Юнга Е и коэффициент Пуассона . Модуль Юнга Е – это отношение плотности силы к вызываемой этой силой деформации. Коэффициент Пуассона – это отношение изменения ширины стержня к изменению его. Для металлов 0,3. Скорость распространения продольной волны (для металлов) С_l определяется выражением

С_l= 1,16 . (2.13)

Рис. 2.3. Эллиптическая и линейная поляризация

Поперечной называют такую волну, направление колебания частиц в которой перпендикулярно направлению распространения (рис. 2.4, б)

а б

Рис. 2.4. Продольные (а) и поперечные волны (б)

Поперечные волны могут распространяться в твердых телах, а в жидкостях и газах они очень быстро затухают. Скорость поперечной волны для металлов определяется по формуле

C_t » 0,55 С_l (2.14)

Значения скоростей продольных и поперечных волн приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2