Fala Faradaya

Fale Faradaya, nazwane po Michaelu Faradayu, są nieliniowymi falami stojącymi, pojawiającymi się na płynie zamkniętym w wibrującym zbiorniku. Kiedy częstotliwość wibracji osiąga wartość krytyczną, płaska powierzchnia hydrostatyczna zaczyna być niestabilna. Jest to znane jako niestabilność Faradaya. Faraday pierwszy pisał je w dodatku do artykułu do Philosophical Transactions Royal Society w Londynie w 1831[1][2].

Jeśli warstwa cieczy położona jest na szczycie pionowego tłoka, pojawia się wzór fal stojących, od oscylujący na połowie częstotliwości sterującej, ustalając pewne kryteria niestabilności. Wiąże się to z problemem parametrycznego rezonansu. Fale mogą przyjmować postać pasków, ciasno upakowanych sześciokątów, czy nawet kwadratów czy wzorów półokresowych. Fale Faradaya są powszechnie obserwowane jako łagodne paski na powierzchni wina w szklance, gdy się nią dzwoni jak dzwonkiem. Fale Faradaya opisują również „fontannowe” zjawisko misy dźwiękowej.

Fale Faradaya oraz ich długość są analogiczne do fal de Broglie oraz ich długości w mechanice kwantowej[3] .

Zastosowania

Zgrupowania mikroskopijnych koralików na falach Faradaya

Fale Faradya są używane jako oparty na cieczy wzorzec zgrupowań materiałów mikroskalowych, w tym ciał miękkich, ciał sztywnych, jednostek biologicznych (np. indywidualnych komórek, sferoid komórkowych oraz poruszających się w komórce mikronośnikowych koralików)[4]. W przeciwieństwie do wzorca opartego na ciele stałym, model płynny można dynamicznie zmieniać poprzez zmianę częstotliwości wibracji oraz przyspieszenia i przez generowanie różnych zbiorów symetrycznych oraz okresowych wzorów.

Zobacz też

Oscylon

Dualizm korpuskularno-falowy

Przypisy

  1. ↑ Michael Faraday. On a peculiar class of acoustical figures; and on certain forms assumed by a group of particles upon vibrating elastic surfaces. „Philosophical Transactions of the Royal Society”. 121, s. 299-318, 1831. Londyn.  Fale Faradaya omawiane są w dodatku do artykułu "On the forms and states assumed by fluids in contact with vibrating elastic surfaces". Cały artykuł równie jest dostępny, ale bez ilustracji: "Electronic Library"
  2. ↑ Inni, którzy badali fale Faradaya, to m.in. (1) Ludwig Matthiessen. Akustische Versuche, die kleinsten Transversalwellen der Flüssigkeiten betreffend (Acoustic experiments concerning the smallest transverse waves in liquids). „Annalen der Physik”. 134, s. 107-117, 1868. ; (2) Ludwig Matthiessen. Über die Transversalschwingungen tönender tropfbarer und elastischer Flüssigkeiten (On the transverse vibrations of ringing low-viscosity and elastic liquids). „Annalen der Physik”. 141, s. 375-393, 1870. ; (3) John William Strutt (Lord Rayleigh). On the crispations of fluid resting upon a vibrating support. „Philosophical Magazine”. 16, s. 50-58, 1883. 
  3. ↑ John W. M. Bush: Quantum mechanics writ large – https://web.archive.org/web/20171215051636/http://www.tcm.phy.cam.ac.uk/~mdt26/tti_talks/deBB_10/bush_tti2010.pdf
  4. ↑ P. Chen, Z. Luo, S. Guven, S. Tasoglu, A. Weng, A. V. Ganesan, U. Demirci, Advanced Materials 2014, 10.1002/adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Assembly of microscale beads on Faraday waves.gif
Autor: Faraday Telsa, Licencja: CC BY-SA 3.0
Faraday waves are used as a reconfigurable liquid-based template for assembly. Microscale polystyrene beads (200 micrometers in diameter) are assembled on the nodal regions of the waves.