A technológiai fejlődés a fizikai jelenségek tanulmányozásán, a kvantumterületen és más területeken végzett felfedezéseken keresztül valósul meg. Ezzel párhuzamosan új eszközöket, eszközöket találnak ki, amelyeken keresztül lehetőség nyílik különféle vizsgálatok elvégzésére, a mikrovilág jelenségeinek magyarázatára. Az egyik ilyen mechanizmus a harmonikus oszcillátor, amelynek elvét már az ókori civilizációk képviselői is ismerték.
Az eszköz és típusai
A harmonikus oszcillátor egy mozgásban lévő mechanikai rendszer, amelyet egy lineáris differenciálegyenlet ír le állandó értékű együtthatókkal. Az ilyen eszközök legegyszerűbb példái a rugón lévő súly, az inga, az akusztikus rendszerek, a molekuláris részecskék mozgása stb.
Az eszköz következő típusai feltételesen megkülönböztethetők:
-
lineáris harmonikus oszcillátor Egyszerű harmonikus oszcillátor – itta rendszer nyugalmi helyzetből kivonva F erő hatására van, ami az F=-kx képlettel fejezhető ki, ahol k ennek a rendszernek a merevségi együtthatója, x az elmozdulás. Ebben az esetben az F az egyetlen komponens, amely befolyásolja a rezgéseket.
- Lineáris harmonikus oszcillátor - itt a mozgás egy síkban, egyenes úton történik. Ezt a rendszert egydimenziósnak is nevezik, a rezgések kvázi-rugalmas természetű erő hatására jönnek létre.
- Csillapított modell - itt a rendszert a súrlódási erő is befolyásolja, amely a mozgás ellen irányul és ennek az oszcillációnak a sebességével arányosan hat. Ebben az esetben a csillapítási folyamatot általában egy olyan paraméter jellemzi, amelynek nincs mérete, és ezt minőségi tényezőnek nevezik. Ez az érték a rendszer olyan tulajdonsága, amely meghatározza az energiatartalék és a veszteségek arányát egy rezgési periódusban.
Az eszköz használata
Ezt az eszközt különféle területeken használják, elsősorban az oszcillációs rendszerek természetének tanulmányozására. A kvantumharmonikus oszcillátor a fotonelemek viselkedésének tanulmányozására szolgál. A kísérletek eredményeit különféle területeken lehet felhasználni. Tehát az Amerikai Intézet fizikusai megállapították, hogy az egymástól meglehetősen nagy távolságra elhelyezkedő berillium atomok kvantumszinten kölcsönhatásba léphetnek. Ugyanakkor ezeknek a részecskéknek a viselkedése hasonló a makrokozmoszban lévő testekhez (fémgolyókhoz), amelyek előre-vissza irányban mozognak, hasonlóan egy harmonikus oszcillátorhoz. ionokA berillium a fizikailag nagy távolságok ellenére a legkisebb energiaegységeket (kvantumokat) cserélte ki. Ez a felfedezés lehetővé teszi az informatikai technológiák jelentős előrehaladását, valamint új megoldást kínál a számítástechnikai berendezések és elektronikai eszközök gyártásában.
A harmonikus oszcillátort zeneművek értékelésére használják. Ezt a módszert spektroszkópiai vizsgálatnak nevezik. Ugyanakkor azt találták, hogy a legstabilabb rendszer a négy zenészből álló kompozíció (egy kvartett). A modern művek pedig többnyire anharmonikusak.
