Физический энциклопедический словарь - кристаллоакустика

Анизотропия фазовых скоростей продольной с, и поперечных с2 и с3 упругих волн в плоскости [100] кристалла Bi12GeO20.

В кристаллах могут распространяться как объёмные, так и поверхностные акустические волны (ПАВ). Объёмные акустич. волны распространяются в кристалле так же, как в газах и жидкостях,— в любом направлении. ПАВ распространяются вдоль свободных поверхностей (границ) кристалла либо вдоль границ раздела двух кристаллов.

Анизотропия упругих св-в кристаллов существенно сказывается на хар-ре распространения акустич. волн. В кристалле, в отличие от изотропного тв. тела, в каждом направлении распространяются три упругие волны: продольная и две поперечных. Каждая из них имеет свою фазовую скорость, к-рая зависит от направления распространения волны в кристалле (рис.). В ряде направлений, соответствующих осям симметрии высокого порядка (см. Симметрия кристаллов), скорости двух поперечных волн могут совпадать. В таких направлениях, наз. акустическими осями кристалла, возможно распространение поперечных волн с произвольной поляризацией, как в изотропном теле. Суперпозиция линейно поляризованных волн позволяет получить эллиптич. и круговую поляризации сдвиговых волн. Анизотропия упругих св-в кристалла приводит к тому, что направление потока энергии акустич. волны Р не совпадает с направлением волн вектора k. Угол  между векторами Р и k может составлять десятки градусов. Вследствие этого даже при отсутствии дисперсии групповая скорость в кристаллах может не совпадать с фазовой. Характерно, что даже при распространении волн вдоль направлений высокого порядка симметрии поток энергии для сдвиговых волн может отклоняться от направления распространения волны, причём направление вектора потока энергии зависит от поляризации волны. В случае распространения сдвиговых волн вдоль акустич. осей это явление, по аналогии с оптикой, наз. внутренней конической рефракцией. Угол конич. рефракции в кварце, напр., составляет 17°, в LiNbO3 ~8°, в NaCl~10°, в КСl~21°.

Анизотропия кристаллов усложняет также законы отражения и преломления акустич. волн на границах раздела сред: падающая волна при отражении и преломлении может расщепляться на неск. волн разных типов, в т. ч. и поверхностных. Пространственная дисперсия, обусловленная периодичностью крист. решётки, приводит к вращению плоскости поляризации сдвиговых волн (т. н. акустическая активность). Затухание звука в кристаллах определяется его рассеянием на микродефектах и дислокациях, поглощением вследствие вз-ствия упругой волны с тепловыми колебаниями крист. решётки — фононами, поглощением, обусловленным термоупругими и тепловыми эффектами. В металлах и ПП существует специфич. вид поглощения звука вследствие вз-ствия УЗ с эл-нами проводимости (см. Акустоэлектронное взаимодействие), а в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках дополнит. поглощение связано с доменными процессами.

Нелинейная К. занимается исследованием вз-ствия акустич. волн в кристаллах: генерации акустич. гармоник и волн комбинац. частот, вз-ствий с электрич. полями и эл.-магн. волнами (см. Нелинейное взаимодействие акустических волн). Исследование нелинейного вз-ствия упругих волн в кристаллах имеет значение не только для объяснения поглощения звука, но также для описания тепловых фононных вз-ствий и лежит в основе теории работы нелинейных акустич. устройств — корреляторов, конволюторов. УЗ волны в кристаллах используются для создания ультразвуковых и гиперзвук. линий задержки, акустооптич. устройств и устройств акустоэлектроники.

• Федоров Ф. И., Теория упругих волн в кристаллах, М., 1965; Александров К. С., Акустическая кристаллография, в сб.: Проблемы современной кристаллографии, М., 1975, с. 327; Т а к е р Дж., Р э м п т о н В., Гиперзвук в физике твердого тела, М., 1975; В у ж в а А. Д., Л я м о в В. Е., Акустическая активность и другие эффекты, обусловленные пространственной дисперсией в кристаллах, «Кристаллография», 1977, т. 22, .№1, с. 131; Лямов В. Е., Гончаров К. В., Распространение ультразвука, в кн.: Ультразвук, М., 1979 (Маленькая энциклопедия).

В. Е. Лямов.