Колебания и волны. Алешкевич В.А - 38 стр.

Ëåêöèÿ 2                                                                          37
         Íà ôàçîâîé ïëîñêîñòè (ðèñ. 2.7á) ôàçîâàÿ òðàåêòîðèÿ áóäåò ïîñòåïåííî «ðàñ-
êðó÷èâàòüñÿ» èç íà÷àëà êîîðäèíàò è ñòðåìèòüñÿ ê ïðåäåëüíîìó öèêëó — ýëëèïñó, èçîá-
ðàæåííîìó íà ðèñóíêå ïóíêòèðíîé ëèíèåé.
         Õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ êîëåáàòåëüíûõ ñèñòåì (îñöèëëÿòîðîâ). Èíòå-
ðåñíî ñîïîñòàâèòü îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ êîëåáàòåëüíûõ ñèñòåì (èíîãäà
èõ äëÿ êðàòêîñòè íàçûâàþò îñöèëëÿòîðàìè) Ïðèìåðàìè òàêèõ îñöèëëÿòîðîâ ìîãóò
áûòü ìåõàíè÷åñêèå (ðàññìîòðåííûå âûøå), ýëåêòðè÷åñêèå (èçâåñòíûå èç øêîëüíîãî
êóðñà ôèçèêè, íàïðèìåð, êîëåáàòåëüíûé êîíòóð), îïòè÷åñêèå (íàïðèìåð, ýëåêòðîí â
àòîìå) è äðóãèå ñèñòåìû.
         Âíà÷àëå îáðàòèìñÿ ê õàðàêòåðèñòèêàì íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííîãî îñöèëëÿòî-
ðà — ìàÿòíèêà, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé òåëî, ïîäâåøåííîå íà íèòè.
         Ìàÿòíèê ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç äðåâíåéøèõ ôèçè÷åñêèõ ïðèáîðîâ. Ñ ïîìîùüþ êðó-
òèëüíûõ ìàÿòíèêîâ áûëè îòêðûòû çàêîíû ãðàâèòàöèîííîãî è ýëåêòðè÷åñêîãî âçàèìî-
äåéñòâèé, èçìåðåíî äàâëåíèå ñâåòà, âûïîëíåíî ìíîæåñòâî äðóãèõ ôèçè÷åñêèõ ýêñïåðè-
ìåíòîâ. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðåäëîæåí è ðåàëèçóåòñÿ ðÿä íîâûõ ýêñïåðèìåíòîâ äëÿ èçó-
÷åíèÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâ ìàòåðèè, â êîòîðûõ î÷åíü ìàëûå ñèëû èçìåðÿþòñÿ ñ
ïîìîùüþ êðóòèëüíûõ ìàÿòíèêîâ. ×óâñòâèòåëüíîñòü òàêèõ ýêñïåðèìåíòîâ çàâèñèò îò òîãî,
íàñêîëüêî îñëàáëåíû ñåéñìè÷åñêèå âîçìóùåíèÿ, äåéñòâóþùèå íà ìàÿòíèê, à òàêæå îò
ñòàáèëüíîñòè åãî ïàðàìåòðîâ, íàïðèìåð, óïðóãèõ ñâîéñòâ íèòè ïîäâåñà. Íî äàæå åñëè
óñòðàíåíû âñå âíåøíèå âîçìóùàþùèå âîçäåéñòâèÿ, îñòàåòñÿ îäèí ïðèíöèïèàëüíûé èñ-
òî÷íèê ôëóêòóàöèé åãî àìïëèòóäû è ôàçû êîëåáàíèé. Ýòî õàîòè÷åñêîå òåïëîâîå äâèæå-
íèå ìîëåêóë â íèòè ïîäâåñà è ïîäâåøåííîì òåëå. Äåéñòâóþùàÿ íà íåãî ôëóêòóàöèîííàÿ
ñèëà çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è îò äîáðîòíîñòè ìàÿòíèêà. ×åì âûøå äîáðîòíîñòü ìàÿò-
íèêà, òåì ìåäëåííåå çàòóõàþò åãî êîëåáàíèÿ è äèññèïèðóåò åãî ýíåðãèÿ, ïðåâðàùàÿñü â
òåïëî, ò.å. õàîòè÷åñêîå äâèæåíèå ìîëåêóë. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî îñëàáåâàåò è îáðàòíûé ïðî-
öåññ ðàñêà÷êè ìàÿòíèêà õàîòè÷åñêèì äâèæåíèåì ìîëåêóë, ò.å. óìåíüøàåòñÿ ôëóêòóàöè-
îííàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ìàÿòíèê. Äëÿ òîãî, ÷òîáû óìåíüøèòü çàòóõàíèå, òåëî è íèòü
ïîäâåñà èçãîòîâëÿþò èç âûñîêîêà÷åñòâåííîãî ïëàâëåíîãî êâàðöà — ìàòåðèàëà ñ íèçêè-
ìè ïîòåðÿìè óïðóãîé ýíåðãèè, à òàêæå ïðèíèìàþò ñïåöèàëüíûå ìåðû äëÿ èñêëþ÷åíèÿ
äðóãèõ èñòî÷íèêîâ äèññèïàöèè ýíåðãèè.  ðåçóëüòàòå äîáðîòíîñòü êðóòèëüíûõ ìàÿòíè-
êîâ äîñòèãàåò âåëè÷èíû ∼107.
         Â íàñòîÿùåå âðåìÿ â íåñêîëüêèõ ñòðàíàõ ñòðîÿòñÿ ëàçåðíûå ãðàâèòàöèîííûå
àíòåííû äëÿ ðåãèñòðàöèè ãðàâèòàöèîííîãî èçëó÷åíèÿ îò êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Ïðèí-
öèï äåéñòâèÿ àíòåííû îñíîâàí íà òîì, ÷òî ãðàâèòàöèîííàÿ âîëíà äåéñòâóåò íà ñâîáîä-
íûå ìàññû, ïîìåùåííûå â ðàçíûå òî÷êè ïðîñòðàíñòâà, èçìåíÿÿ ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè.
Ýòî èçìåíåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî èíòåíñèâíîñòè âîëíû è ðàññòîÿíèþ ìåæäó ìàññàìè.
Ïî ýòîé ïðè÷èíå â ãðàâèòàöèîííûõ àíòåííàõ ïðîáíûå ìàññû ðàñïîëàãàþò â íåñêîëüêèõ
êèëîìåòðàõ äðóã îò äðóãà â ñïåöèàëüíûõ âàêóóìíûõ êàìåðàõ, à ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè
èçìåðÿþò óíèêàëüíûì ëàçåðíûì èíòåðôåðîìåòðîì. Êàæäàÿ ïðîáíàÿ ìàññà ïîäâåøèâà-