Физический энциклопедический словарь - акустическиеволны

Простейшими и наиболее часто встречающимися на практике ПАВ с вертикальной поляризацией явл.

Схематич. изображение поверхностных волн разл. типа. Сплошной штриховкой обозначены тв. среды, прерывистой — жидкость; х — направление распространения волны; u, v и w — компоненты смещения ч-ц в данной среде; кривые изображают примерный ход изменения амплитуды смещений с удалением (ft границы раздела сред.

а — Рэлея волна на свободной границе тв. тела; б — затухающая волна типа рэлеевской на границе тв. тело — жидкость; наклонные линии в жидкой среде изображают волновые фронты отходящих волн, толщина линий пропорциональна амплитуде смещений; в — незатухающая поверхностная волна на границе тв. тело — жидкость; г —волна Стоунли на границе раздела двух тв. сред; 9 — волна Лява на границе тв. полупространство — тв. слой.

Рэлея волны, распространяющиеся вдоль границы тв. тела с вакуумом или достаточно разрежённой газовой средой (рис., а). Фазовая скорость волн Рэлея cR0,9ct, где ct— фазовая скорость плоской поперечной волны. Если тв. тело граничит с жидкостью и скорость звука в жидкости cж<cR в тв^. теле, то на границе возможно распространение затухающей волны рэлеевского типа (рис., б) с фазовой скоростью, на неск. % меньшей cR. Помимо затухающей ПАВ на границе жидкости и тв. тела всегда существует незатухающая ПАВ с вертикальной поляризацией, бегущая вдоль границы с фазовой скоростью, меньшей cж и скоростей продольных сl и поперечных ct волн в тв. теле (рис., в).

Вдоль границы двух тв. сред, плотности и модули упругости к-рых не сильно различаются, может распространяться ПАВ Стоунли, состоящая как бы из двух рэлеевских волн (по одной в каждой среде — рис., г). Фазовая скорость волн Стоунли меньше сl и ct в обеих граничных средах.

Кроме ПАВ рэлеевского типа, существуют волны с горизонтальной поляризацией (волны Лява), к-рые могут распространяться на границе тв. полупространства с тв. слоем (рис., д).

Это волны чисто поперечные. Их фазовая скорость заключена в пределах между фазовыми скоростями поперечных волн в слое и полупространстве. Волны Лява распространяются с дисперсией; при малых толщинах слоя их фазовая скорость стремится к скорости сt в полупространстве.

На границах кристаллов могут существовать все те же типы ПАВ, что и в изотропных тв. телах, только движение ч-ц в волнах усложняется. Так, на нек-рых плоскостях кристаллов, обладающих пьезоэлектрич. свойствами, волны Лява подобно волнам Рэлея могут существовать на свободной поверхности (без тв. слоя); это т. н. э л е к т р о з в у к о в ы е в о л н ы. Наряду с обычными волнами Рэлея, в нек-рых образцах кристаллов вдоль свободной границы может распространяться затухающая волна, излучающая энергию в глубь кристалла (псевдорэлеевская волна). Наконец, в пьезополупроводниковом кристалле возможно вз-ствие ПАВ с эл-нами проводимости, приводящее к усилению этих волн.

На свободной поверхности жидкости упругие ПАВ существовать не могут, но на частотах УЗ диапазона и ниже там могут возникать поверхностные волны, в к-рых определяющими явл. не упругие силы, а поверхностное натяжение (т. н. к а п и л л я р н ы е в о л н ы). См. также Волны на поверхности жидкости.

ПАВ ультраи гнперзвукового диапазонов широко используются в технике для всестороннего неразрушающего контроля поверхности и поверхностного слоя образца, для создания микроэлектронных схем обработки электрич. сигналов в акустоэлектронике и т. д.

• Викторов И. А., Звуковые поверхностные волны в твердых телах, М., 1981.

И. А. Викторов.