Angarmoniya

Klassik mexanikada anharmoniklik, tizimning harmonik osilatör boʻlishdan ogʻishidir . Harmonik harakatda salınmayan osilator, anharmonik osilatör sifatida tanilgan, bu erda tizim harmonik osilatöre yaklaştırılabilir va anharmoniklik tebranish nazariyasi yordamida hisoblanishi mumkin. Agar anharmoniya katta boʻlsa, unda boshqa raqamli usullardan foydalanish kerak. Haqiqatda barcha tebranuvchi tizimlar harmonikdir, lekin garmonik osilatorga koʻproq yaqinroq boʻlsa, tebranish amplitudasi qanchalik kichik boʻlsa.

Natijada, chastotalar bilan tebranishlar  va  va boshqalar, qayerda  osilatorning asosiy chastotasi, paydo boʻladi. Bundan tashqari, chastota  chastotasidan chetga chiqadi  garmonik tebranishlardan. Shuningdek qarang intermodülasyon va kombinatsiya ohanglari . Birinchi taxmin sifatida, chastota siljishi  tebranish amplitudasining kvadratiga proporsionaldir  :

 

Tabiiy chastotalar bilan osilatorlar tizimida , , … anharmoniklik chastotalar bilan qoʻshimcha tebranishlarga olib keladi  .

Angarmoniklik rezonans egri chizigʻining energiya profilini ham oʻzgartiradi, bu esa katlama effekti va superharmonik rezonans kabi qiziqarli hodisalarga olib keladi.

Umumiy tamoyil 

 
Osilator — bu mayatnik, sozlash vilkasi yoki tebranuvchi diatomik molekula kabi davriy harakat bilan tavsiflangan jismoniy tizim. Matematik jihatdan aytganda, osilatorning muhim xususiyati shundaki, tizimning baʼzi  koordinatalari uchun kattaligi  ga bogʻliq boʻlgan kuch  ekstremal qiymatlardan uzoqlashtiradi va baʼzi bir markaziy qiymat  tomon itaradi, bu esa  ning ekstremallar oʻrtasida tebranishini keltirib chiqaradi. Misol uchun,  mayatnikning dam olish holatidan siljishini ifodalashi mumkin  .  ning mutlaq qiymati oshgani sayin, mayatnikning ogʻirligiga taʼsir qiluvchi tiklovchi kuch kuchayadi va bu uni dam olish holatiga qaytaradi.

Garmonik osilatorlarda tiklovchi kuch  ning tabiiy holatidan  siljishiga kattaligi boʻyicha mutanosib (va yoʻnalish boʻyicha qarama-qarshi) boʻladi. Olingan differensial tenglama  ning vaqt oʻtishi bilan sinusoidal tebranishini, tizimga xos boʻlgan tebranish davriga ega boʻlishi kerakligini anglatadi.  har qanday amplituda bilan tebranishi mumkin, lekin har doim bir xil davrga ega boʻladi.

Angarmonik osilatorlar esa tiklovchi kuchning x siljishiga nochiziqli bogʻliqligi bilan tavsiflanadi. Binobarin, angarmonik osilatorning tebranish davri uning tebranish amplitudasiga bogʻliq boʻlishi mumkin.

Angarmonik osilatorlarning chiziqli boʻlmasligi natijasida tebranish chastotasi tizimning siljishiga qarab oʻzgarishi mumkin. Tebranish chastotasidagi bu oʻzgarishlar energiyaning parametrik ulanish deb nomlanuvchi jarayon orqali asosiy tebranish chastotasidan boshqa chastotalarga bogʻlanishiga olib keladi. 

Chiziqli boʻlmagan tiklovchi kuchni x ning tabiiy holatidan siljishining  funktsiyasi sifatida koʻrib chiqsak, biz  uning chiziqli yaqinlashuvi  nolga almashtirishimiz mumkin. siljish. Taxminlovchi funksiya F 1 chiziqli, shuning uchun u oddiy garmonik harakatni tasvirlaydi. Bundan tashqari, bu  funksiyasi  kichik boʻlganda aniq boʻladi. Shu sababli, tebranishlar kichik boʻlsa, garmonik harakatni garmonik harakat sifatida taxmin qilish mumkin.

Fizikadan misollar 
Jismoniy dunyoda chiziqli boʻlmagan massa-bahor tizimiga qoʻshimcha ravishda anharmonik osilatorlar sifatida modellashtirilishi mumkin boʻlgan koʻplab tizimlar mavjud. Masalan, manfiy zaryadlangan elektron bulut bilan oʻralgan musbat zaryadlangan yadrodan tashkil topgan atom elektr maydoni mavjud boʻlganda yadroning massa markazi va elektron bulut oʻrtasida siljishni boshdan kechiradi. Elektr dipol momenti deb ataladigan bu siljishning miqdori kichik maydonlar uchun qoʻllaniladigan maydon bilan chiziqli bogʻliqdir, lekin maydon kattaligi oshishi bilan maydon va dipol moment munosabatlari xuddi mexanik tizimdagi kabi chiziqli boʻlmagan boʻladi.

Angarmonik osilatorlarning boshqa misollari orasida katta burchakli mayatnik; katta issiq tashuvchi populyatsiyaga ega boʻlgan muvozanatsiz yarimoʻtkazgichlar, ular tashuvchilarning samarali massasi bilan bogʻliq boʻlgan har xil turdagi chiziqli boʻlmagan xatti-harakatlarni namoyish etadi; va ionosfera plazmalari, ular ham plazmaning anharmonikligiga asoslangan chiziqli boʻlmagan xatti-harakatlarni koʻrsatadi, koʻndalang tebranuvchi iplar . Aslida, deyarli barcha osilatorlar nasos amplitudasi maʼlum bir chegaradan oshib ketganda anharmonik boʻlib qoladi va buning natijasida ularning xatti-harakatlarini tavsiflash uchun chiziqli boʻlmagan harakat tenglamalaridan foydalanish kerak boʻladi.

Angarmoniklik panjara va molekulyar tebranishlarda, kvant tebranishlarida  va akustikada rol oʻynaydi. Molekula yoki qattiq jismdagi atomlar muvozanat holatida tebranadi. Ushbu tebranishlar kichik amplitudalarga ega boʻlganda, ular harmonik osilatörler tomonidan tasvirlanishi mumkin. Biroq, tebranish amplitudalari katta boʻlganda, masalan, yuqori haroratlarda, anharmoniklik muhim boʻladi. Angarmoniklik taʼsiriga misol sifatida qattiq jismlarning termal kengayishi kiradi, bu odatda kvazigarmonik yaqinlashish doirasida oʻrganiladi. Kvant mexanikasidan foydalangan holda tebranish anharmonik tizimlarni oʻrganish hisoblashni talab qiladigan vazifadir, chunki angarmoniklik nafaqat har bir osilatorning potentsialini murakkablashtiradi, balki osilatorlar oʻrtasidagi bogʻlanishni ham keltirib chiqaradi. Har ikkala molekula  va qattiq jismlardagi atomlar tomonidan boshdan kechirilgan angarmonik potentsialni xaritalash uchun zichlik-funktsional nazariya kabi birinchi printsiplardan foydalanish mumkin.  Keyinchalik aniq angarmonik tebranish energiyasini oʻrtacha maydon nazariyasi doirasida atomlar uchun angarmonik tebranish tenglamalarini echish orqali olish mumkin. Nihoyat, oʻrtacha maydon formalizmidan tashqariga chiqish uchun Moller-Plesset tebranish nazariyasidan foydalanish mumkin.

Tebranishlar davri 
Massani koʻrib chiqing  potentsial quduqda harakatlanish  . Tebranish davri olinishi mumkin

Manbalar 
 Elmer, Franz-Josef (July 20, 1998), Nonlinear Resonance, University of Basel, archived from the original on June 13, 2011, retrieved October 28, 2010
 Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1976), Mechanics (3rd ed.), Pergamon Press, ISBN 978-0-08-021022-3
 Filipponi, A.; Cavicchia, D. R. (2011), „Anharmonic dynamics of a mass O-spring oscillator“, American Journal of Physics, 79 (7): 730-735, Bibcode:2011AmJPh..79..730F, doi:10.1119/1.3579129

Mexanika
Tebranishlar