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2011-08-01 09:14 |
法國(guó)科學(xué)家觀察到兩種新形式駐波
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，法國(guó)科學(xué)家通過(guò)精確地?fù)u晃一箱淺水，觀察到了兩種新形式的駐波，其中一種駐波以前從未在任何媒介中被觀察到過(guò)。科學(xué)家們表示，這兩種新形式波背后的形成機(jī)制在非線性光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域可能都起著關(guān)鍵的作用；最新研究也有助于科學(xué)家更好地理解海面上非線性波的形成原因。研究發(fā)表在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上。 ?\= /$ Gt
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尼斯大學(xué)的科學(xué)家將水限制在一個(gè)赫爾—肖氏胞膜內(nèi)，這種胞膜是一個(gè)由兩塊平行的玻璃板制成的“箱子”，玻璃板寬30厘米，中間被一條僅寬15毫米的小縫隙分開(kāi)，水深約5厘米。他們將該胞膜放在一個(gè)振蕩器上，讓該胞膜以及其內(nèi)的水垂直振動(dòng)，然后小心翼翼地調(diào)整振動(dòng)頻率和振幅，并用一臺(tái)高速攝影機(jī)記錄下了水面的變形。 d9^E.8p$
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隨著振蕩幅度慢慢增加，名為法拉第波的大振幅二維駐波開(kāi)始在水面形成。當(dāng)一種液體的振動(dòng)頻率超過(guò)某個(gè)特定值并且表面開(kāi)始變得不穩(wěn)定時(shí)，其表面就會(huì)形成法拉第波。 V4w=/e _
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科學(xué)家們觀察到了兩種不同形狀的法拉第波，一種有偶對(duì)稱，而另一種有奇對(duì)稱。偶對(duì)稱可被看做波的左右兩邊垂直對(duì)稱，而奇對(duì)稱則指波的上下兩部分并不完全一樣。他們認(rèn)為，不同波形的產(chǎn)生很可能源于用來(lái)擾亂水面的外部探測(cè)儀。 ^Z RYRA
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對(duì)這兩種駐波進(jìn)行分析后的結(jié)果顯示：二維偶對(duì)稱與一種三維的“軸對(duì)稱振動(dòng)”非常像，這種波形以前曾在一層正在振動(dòng)的青銅珠表面看到過(guò)。然而，奇對(duì)稱駐波從沒(méi)有在任何媒介中觀察到過(guò)。 p<Z3tD;Z
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科學(xué)家們表示，這兩種波都非常局部，而且非常固定。科學(xué)家們至今只描述過(guò)兩種主要的淺水孤立波：增殖孤立波和包絡(luò)孤立波，最新觀察到的駐波屬于完全不同的孤立波類型。 "f.Z}AbP
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這兩種波的振幅比較大，而常用的振幅方程式只能描述小很多的振幅，因此科學(xué)家目前還無(wú)法解釋表面的不穩(wěn)定如何導(dǎo)致這些波的形成。不過(guò)，他們認(rèn)為，這種新奇的波形很可能源于平靜區(qū)域和振動(dòng)區(qū)域之間的重疊，這兩者都源于振動(dòng)產(chǎn)生的不穩(wěn)定。造成這種不穩(wěn)定的機(jī)制可能在非線性光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及海波等領(lǐng)域起著重要的作用。科學(xué)家們也希望最新研究有助于強(qiáng)化他們對(duì)有關(guān)大振幅海波形成的理解。
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