共振
例子
自然中有許多地方有共振的現(xiàn)象。人類也在其技術中利用或者試圖避免共振現(xiàn)象。一些共振的例子比如有:樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛(wèi)星之間的軌道共振、動物耳中基底膜的共振,電路的共振等等。
一般來說一個系統(tǒng)(不管是力學的、聲學的還是電子的)有多個共振頻率,在這些頻率上振動比較容易,在其它頻率上振動比較困難。假如引起振動的頻率比較復雜的話(比如是一個沖擊或者是一個寬頻振動)一個系統(tǒng)一般會“挑出”其共振頻率隨此頻率振動,事實上一個系統(tǒng)會將其它頻率過濾掉。
理論
一個共振頻率為Ω的線性振蕩器在受到頻率為ω的振蕩的驅動下的振幅I為:
振蕩強度是振幅的平方。物理學家一般稱這個公式為洛倫茲分布,它在許多有關共振的物理系統(tǒng)現(xiàn)。Γ是一個與振蕩器的阻尼有關的系數(shù)。阻尼高的系統(tǒng)一般來說有比較寬的共振頻率帶。
機械共振
在機械系統(tǒng)中,當振動的自然頻率和強迫振蕩的頻率相吻合,就會有共振的發(fā)生。此時能量傳送是以最為容易的方式傳送到機械系統(tǒng)中。在工程學中,機械共振是工程師必須考慮的問題,因為巨大的振幅能建立和摧毀整個結構。例如通過風洞試驗,工程師確保飛機在整個飛行過程中所產(chǎn)生的力不能和其自然頻率相同,否則共振就會產(chǎn)生導致破壞。
電路共振
當電容和電感連接于低電阻的串聯(lián)電路,并且有交流電通過時,電路就會有自然頻率的震動。電流會以相同周期地反方向流動,震動的頻率基于電容和電感。而當電路的電阻增加時,振動的衰變速度增加,能量會以熱量釋放。
核磁共振
量子力學中的共振
量子力學與量子場論中,共振可能出現(xiàn)在與古典物理相似的場合。不過,此現(xiàn)象也可想作是不穩(wěn)定粒子;上面式子仍舊成立,只不過Γ Γ -->{\displaystyle \Gamma }是粒子衰變率,而Ω Ω -->{\displaystyle \Omega }由粒子質量M取代。在此情形下,此式子來自于粒子的傳遞子(propagator),其質量由復數(shù)M+iΓ Γ -->{\displaystyle M+i\Gamma }所取代。此式子更進一步透過光學定理(optical theorem)而與粒子衰變率相關。
相關條目
振動
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Q因子
共振器
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