РЕЗОНАНС

РЕЗОНАНС. Если какое-нибудь тело (напр. маятник, струна, мембрана, камертон, столб воздуха и т. п.) или вообще нек-рая система может Совершать самостоятельные колебания с периодом Т (или с частотой / = 4- колебаний в секунду), то в случае действия на нее внешних колебаний с периодом Т_г (или с частотой f_x = ~\ в ней возникают два колебания с периодами Т и Т_г (частотами / и fj). Первое из них называется собственным колебанием системы, второе—вынужденным. В случае равенства периодов Т к T-i колебания системы становятся наиболее интенсивными, и этот случай носит название резонанса колебаний. Так например колебания камертона возбуждают интенсивные колебания столба воздуха, заключенного в ящике, на котором укреплен камертон, если собственная частота воздушной массы, заключенной в ящике, совпадает с частотой камертона; также струна приходит в колебание и дает слышимый ухом звук под влиянием даже слабых доходящих до нее акустических колебаний воздуха, если частота приходящих колебаний одинакова с частотой собственных колебаний струны. Совершенно так же понятие Р. прилагается не только к механической, но к любой системе, в к-рой могут возникать колебания, напр. к электрическому колебательному контуру, т.е. цепи, в к-рой могут существовать электрические колебания (быстро переменные токи). Электрические колебания, существующие в одном таком контуре, возбуждают во втором наиболее интенсивные колебания при . условии равенства собственных периодов колебаний контуров, т. е. когда контуры настроены в Р. Особый случай представляет электромеханический Р., когда под влиянием электрических колебаний определенной частоты возникают механические колебания той же частоты или наоборот. Этот случай имеет место при пользовании (для создания ультразвуковых колебаний и в нек-рых радиотехнических схемах) пьезоэлектрическими кристаллами, в частности кварцем; под влиянием приложенного к нему переменного напряжения кварц периоди-

Гг

чески сжимается и расширяется; собственная частота его механических колебаний определяется его геометрическими размерами, и механические колебания оказываются интенсивными только при частоте приложенного переменного напряжения, равной собственной частоте механических колебаний кристалла. Способность тела резонировать не только на одну определенную частоту, но и на смежные частоты может быть охарактеризована т.н. кривой Р. (см. рисунок). По горизонтальной оси здесь отложены частоты внешних колебаний, действующих на рассматриваемую систему, по вертикальной—амплитуды колебаний, возникающих в системе; собственная частота системы помечена f_r. Кривая А представляет случай «острого Р.», при к-ром система резонирует только на частоты, смежные с ее собственной, кривая В относится к случаю «тупой» настройки. В последнем случае система отвечает и на частоты, достаточно далекие от ее собственной частоты. Острота резонанса зависит от затухания колебаний в данной системе. В случае, если в системе, предоставленной самой себе, возбужденные колебания быстро прекращаются, мы говорим, что система обладает большим затуханием; чем меньше затухание в системе, тем продолжительнее сохраняются в ней колебания. Чем меньше затухание, тем острее резонансная кривая и наоборот. Примером системы с малым затуханием может служить камертон, к-рый резонирует только на очень узкую область частот; пример сильного затухания-дека рояля, резонирующая на все частоты. Во многих случаях практической акустики явление Р. оказывается существенной помехой. Таков напр. Р. мембран микрофонов и телефонов, благодаря которому усиливаются определенные высоты звуков, Р. в рупорах громкоговорителей и • т. д. Согласно теории Гельм-гольца на явлении Р. основывается восприятие ухом звуков различных высот. В этом случае резонирующей системой являются волокна основной мембраны (membrana basilaris), натянутой вдоль хода улитки. Каждое из волокон этой мембраны является резонатором, настроенным на определенную частоту. Воздушные колебания, передаваемые от наружного уха к улитке, приводят в колебание те волокна, к-рые находятся в Р. с приходящими звуковыми волнами (вместе с этими волокнами приходят в колебание и смежные волокна, но их колебания оказываются гораздо более слабыми'). Лит.: Хвольсон О., Курс физики, т. II, Берлин, стр. 85—91 (лит.).                                           П. Беликов.