全部书籍

专业

应用 关于 Coach 登录 开始阅读

书籍暂未推出简体中文版——当前显示 Nederlands 版。

Natuurkunde · 术语表

什么是 Complex golfgetal: voortplanting en verzwakking?

Definitie 8.3 Universitaire natuurkunde — jaar 2 · 第 8 章 — Dispersie en golfpakketten

Wanneer de dispersierelatie voor reële ω\omega een complexe k‾=k′−ik′′\underline k = k' - \iu k'' geeft, is de golf

s‾=A e−k′′x ei(ωt−k′x):\underline s = A\,\eu^{-k''x}\,\eu^{\iu(\omega t - k'x)} :

zij plant zich voort met vφ=ω/k′v_\varphi = \omega/k' en haar amplitude neemt af als e−x/δ\eu^{-x/\delta} met de verzwakkingslengte δ=1/k′′\delta = 1/k'' (zij moet afnemen in haar voortplantingsrichting: k′k' en k′′k'' hebben hetzelfde teken). Is k‾\underline k zuiver imaginair, k‾=−iκ\underline k = -\iu\kappa, dan is de golf evanescent: A e−κxeiωtA\,\eu^{-\kappa x}\eu^{\iu\omega t}, een staande trilling waarvan de amplitude over de afstand 1/κ1/\kappa uitdooft zonder iets te vervoeren — het geval van het medium van Klein–Gordon onder zijn afsnijfrequentie, κ=ωc2−ω2/c\kappa = \sqrt{\omega_c^2 - \omega^2}/c, en van een metaal bij optische frequenties.

示例

Voorbeeld 8.4 (Een gedempte snaar)

Een snaar in een viskeus fluïdum, μ∂t2y+α∂ty=T∂x2y\mu\partial_t^2y + \alpha\partial_ty = T\partial_x^2y: k‾2=(ω2−iαω/μ)/c2\underline k^2 = (\omega^2 - \iu\alpha\omega/\mu)/c^2. Bij zwakke demping (α≪μω\alpha \ll \mu \omega) is k‾≈ωc(1−iα2μω)\underline k \approx \dfrac\omega c\Bigl(1 - \iu\dfrac{\alpha}{2\mu\omega}\Bigr): de golf houdt haar snelheid en verliest amplitude over δ=2μc/α=2Z/α\delta = 2\mu c/\alpha = 2Z/\alpha, onafhankelijk van de frequentie — een dissipatief, dispersieloos verlies van 8.7 dB8.7\,\mathrm{dB} per lengte δ\delta.

Voorbeeld 8.11 (Drie kabels)

De transatlantische kabel van 1858: één koperdraad in guttapercha, R≈3 Ω/kmR \approx 3\,\Omega/\mathrm{km}, Γ≈0.3 µF/km\Gamma \approx 0.3\,\text{µ}\mathrm{F}/\mathrm{km}, L=3000 kmL = 3000\,\mathrm{km}: RΓ=9×10−10 s/m2R\Gamma = 9 \times 10^{-10}\,\mathrm{s}/\mathrm{m}^{2} en RΓL2≈8 sR\Gamma L^2 \approx 8\,\mathrm{s} per punt: een woord per minuut, en de pogingen van de telegrafisten om het signaal met 2 kV2\,\mathrm{kV} door te drukken vernielden de isolatie binnen enkele weken. Een telefoonlijn die om de 2 km2\,\mathrm{km} met spoelen was belast om aan de voorwaarde van Heaviside te voldoen (1900): heldere spraak over honderden kilometers. Een moderne coaxkabel van 50 Ω50\,\Omega: c=2×108 m/sc = 2 \times 10^{8}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}, Λ=0.25 µH/m\Lambda = 0.25\,\text{µ}\mathrm{H}/\mathrm{m}, Γ=100 pF/m\Gamma = 100\,\mathrm{pF}/\mathrm{m}, en een verzwakking door het huideffect in de geleiders (Hoofdstuk 14) die als f\sqrt f groeit: enkele decibel per honderd meter bij 100 MHz100\,\mathrm{MHz}.

在原文中阅读 →