Technologický pokrok sa uskutočňuje prostredníctvom štúdia fyzikálnych javov, objavov v kvantovej oblasti a iných oblastí. Zároveň sa vymýšľajú nové prístroje a zariadenia, prostredníctvom ktorých je možné vykonávať rôzne štúdie a vysvetľovať javy mikrosveta. Jedným z týchto mechanizmov je harmonický oscilátor, ktorého princíp poznali aj predstavitelia starovekých civilizácií.
Zariadenie a jeho typy
Harmonický oscilátor je mechanický systém v pohybe, ktorý je opísaný lineárnou diferenciálnou rovnicou s koeficientmi konštantnej hodnoty. Najjednoduchšími príkladmi takýchto zariadení sú závažie na pružine, kyvadlo, akustické systémy, pohyb molekulárnych častíc atď.
Podmienečne možno rozlíšiť nasledujúce typy tohto zariadenia:
-
lineárny harmonický oscilátor Jednoduchý harmonický oscilátor - tuna systém pri odstavení z pokojovej polohy pôsobí sila F, ktorú možno vyjadriť vzorcom F=-kx, kde k je koeficient tuhosti tohto systému, x je posunutie. V tomto prípade je F jediná zložka, ktorá ovplyvňuje oscilácie.
- Lineárny harmonický oscilátor - pohyb tu prebieha v jednej rovine po priamej dráhe. Tento systém sa tiež nazýva jednorozmerný, oscilácie sa vykonávajú pôsobením sily kvázi elastického charakteru.
- Tlmený model - tu je systém ovplyvnený aj trecou silou, ktorá je nasmerovaná proti pohybu a pôsobí úmerne k rýchlosti tohto kmitania. V tomto prípade je proces tlmenia zvyčajne charakterizovaný parametrom, ktorý nemá rozmer a nazýva sa faktorom kvality. Táto hodnota je vlastnosťou systému, ktorá určuje pomer energetickej rezervy k jej stratám za jednu periódu oscilácie.
Používanie zariadenia
Toto zariadenie sa používa v rôznych oblastiach, hlavne na štúdium povahy oscilačných systémov. Kvantový harmonický oscilátor sa používa na štúdium správania fotónových prvkov. Výsledky experimentov možno využiť v rôznych oblastiach. Fyzici z Amerického inštitútu teda zistili, že atómy berýlia, ktoré sa nachádzajú v pomerne veľkých vzdialenostiach od seba, môžu interagovať na kvantovej úrovni. Zároveň sa tieto častice správajú podobne ako telesá (kovové guľôčky) v makrokozme, pohybujúce sa v poradí dopredu a späť, podobne ako harmonický oscilátor. iónyberýlium napriek fyzikálne veľkým vzdialenostiam vymieňalo najmenšie jednotky energie (kvantá). Tento objav umožňuje výrazne napredovať v IT technológiách a tiež poskytuje nové riešenie vo výrobe počítačového vybavenia a elektroniky.
Harmonický oscilátor sa používa pri hodnotení hudobných diel. Táto metóda sa nazýva spektroskopické vyšetrenie. Zároveň sa zistilo, že najstabilnejším systémom je skladba štyroch hudobníkov (kvarteto). A moderné diela sú väčšinou anharmonické.
