hullámterjedési jelenségek csatolt...
TRANSCRIPT
![Page 1: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/1.jpg)
Hullámterjedési jelenségek csatoltHullámterjedési jelenségek csatolt
oszcillátor-rendszerekben
Szilvási Ádám, Fizika BSc2009. Atomfizikai TanszékTémavezetı: Dávid Gyula
![Page 2: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/2.jpg)
A bemutató vázlata
1. Motiváció
2. Háromszögrács rezgései
1. Mozgásegyenlet
2. Sajátértékprobléma
3. Kezdıfeltételek illesztése
4. Megoldás
3. Diszkusszió
![Page 3: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/3.jpg)
Motiváció
� Elemi fizikai alapprobléma: lineáris lánc rezgései
� Különbözı kezdıfeltételekkel, határfeltételekkel vizsgálták már
� Kialakult formalizmus� Kialakult formalizmus
� Kétdimenziós rács kezdeti érték problémáját kevésbé
vizsgálták
� Négyszögrács szétcsatolódik lineáris rendben
![Page 4: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/4.jpg)
Háromszögrács rezgései
•Egyenlı oldalú háromszögrács
•Azonos tömegő golyók
•A golyókat ideális rugók kötik össze
•Véges, N darab golyóból áll•Véges, N darab golyóból áll
•Periodikus határfeltétel
![Page 5: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/5.jpg)
Háromszögrács rezgései
� Kétdimenziós csatolt oszcillátor-rendszer
� Stratégia:
� Mozgásegyenlet meghatározása
Ekvivalens sajátértékprobléma megoldása� Ekvivalens sajátértékprobléma megoldása
� Általános megoldás felírása lineárkombinációkkal
� Együtthatók illesztése a kezdıfeltételekhez
� Minden oszcillátor a nyugalmi helyzetében van, kivéve egyet
� Minden oszcillátor sebessége nulla
![Page 6: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/6.jpg)
A rács geometriája
•A rácsállandó a
•A golyók tömege m
•A rugók direkciós állandója D
•A pontok helyét az R=n1*a1+n2*a2 vektor írja leR=n1*a1+n2*a2 vektor írja le
•A pontok elmozdulását az u vektor írja le
![Page 7: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/7.jpg)
Mozgásegyenlet
� A golyó elmozdulásának a rugó irányára vett vetületét vesszük figyelembe
� A szimmetrikus kezelés miatt bevezetjük a bázisvektorok különbségét, mint segédvektort
![Page 8: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/8.jpg)
Mozgásegyenlet� A mozgásegyenlet rövidebb alakja:
� Fejtsük ki síkhullámok szerint a megoldást! kkkk a reciprokrács pontja, és eleme a Brillouin zónának, uuuun(kkkk) pedig a síkhullám kifejtési együtthatójauuuu (kkkk)
� Ezt behelyettesítjük, és leválasztjuk a síkhullámot:
� Ez egy sajátértékprobléma, amely egyenértékő a mozgásegyenlettel
![Page 9: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/9.jpg)
� A sajátértékprobléma így írható:
Sajátértékprobléma
� Ennek a megoldása
![Page 10: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/10.jpg)
� A késıbbiekben hasznos lesz a sajátvektor rácsvektorok szerinti felbontása:
Sajátértékprobléma
![Page 11: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/11.jpg)
Diszperziós reláció
Az ábrán diszperziós reláció két ága látható. A hullámszám-vektor 1/a egységekben van felmérve a tengelyekre.
![Page 12: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/12.jpg)
Az elsı sajátvektor
Az ábrán az 1-es sajátvektor szöge látható a hullámszám-vektor és az a1 vektor által közbezárt szög függvényében. Egy lineáris függvényt is ábrázoltam, hogy látszódjon a függvény trendje.trendje.
![Page 13: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/13.jpg)
Az elsı sajátvektor
Ez az ábra a sajátvektor szögének a hullámszám-vektorétól való eltérését mutatja.
![Page 14: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/14.jpg)
� Felírhatjuk a teljes megoldást a sajátvektorokkal kifeszítve:
� Ennek a deriváltja:
Kezdıfeltételek illesztése
� Ennek a deriváltja:
![Page 15: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/15.jpg)
Kezdıfeltételek illesztése
� A kezdıfeltételeket ezekhez illesztjük:
� Kihasználva, hogy:
![Page 16: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/16.jpg)
Kezdıfeltételek illesztése
� Ezek segítségével kifejezhetık az együtthatók:
![Page 17: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/17.jpg)
A megoldás
� Ezekkel a kezdıfeltételekkel megkaptuk a megoldás soralakját:
![Page 18: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/18.jpg)
A megoldás numerikusan
Az ábra a következı paraméterekkel készült:
•Golyók száma (N) 100
•A golyó az elemi rácsvektorok felével lett kimozdítva:
α=1/2• α=1/2
• β=1/2
•t=5T idı után készült az ábra
•T=2π*√(m/D) a rendszer idıállandója
![Page 19: Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekbenpavogy.web.elte.hu/Fizikus/090526/Szilvasi_Adam.pdf · 2009. 6. 8. · Hullámterjedési jelenségek csatolt oszcillátor-rendszerekben](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071416/6113f223fd57aa3503572d98/html5/thumbnails/19.jpg)
Köszönöm, hogy meghallgattak!Köszönöm, hogy meghallgattak!
További jó hetet kívánok!