| образом, что вдоль антенны, в направлении от рефлектора к директорам, образуется бегущая волна. При регулировке антенны директоры укорачивают на 4-10%, а рефлектор удлиняют на 5-10% по сравнению с активным вибратором, длина к-рого немного меньше 0,5; расстояние между вибраторами обычно равно 0,1-0,3 длины рабочей волны. Коэфф. направленного действия такой антенны растёт с увеличением числа пассивных вибраторов и доходит до 20-30. Антенну типа "В. к." применяют для передачи и приёма преимущественно в диапазоне метровых волн, в частности для приёма телевиз. программ.
Восьмидиректорная антенна типа "волновой каналу: а - схема (1 - рефлектор; 2 - активный вибратор: 3 - директоры; 4 - направление максимального излучения); б - диаграмма направленности в полярных координатах (Ж - напряжённость электромагнитного поля; Етах - напряжённость электромагнитного поля в направлении максимального излучения).
Лит.: Метузалем Е. В., Рыманов Е. А., Приёмные телевизионные антенны, М., 1968.
Г. 3. Айзенберг, О. Н. Терёшин.
ВОЛНОВОЙ ПАКЕТ, распространяющееся волновое поле, занимающее в каждый момент времени ограниченную область пространства. В. п. может возникнуть у волн любой природы (звуковых, электромагнитных и т. п.). Такой волновой "всплеск" в нек-рой области пространства может быть разложен на сумму монохроматич. волн, частоты к-рых лежат в определённых пределах. Однако термин "В. п." обычно употребляется в связи с квантовой механикой.
В квантовой механике каждому состоянию частицы с определённым значением импульса и энергии соответствует плоская монохроматич. волна де Бройля, т. е. волна с определённым значением частоты и длины волны, занимающая всё пространство. Координата частицы с точно определённым импульсом является полностью неопределённой - частица с равной вероятностью может быть обнаружена в любом месте пространства, поскольку эта вероятность пропорциональна квадрату амплитуды волны де Бройля. Это отвечает неопределённостей соотношению, утверждающему, что чем определённее импульс частицы, тем менее определённа её координата.
Если же частица локализована в нек-рой ограниченной области пространства, то её импульс уже не является точно определённой величиной - имеется нек-рый разброс возможных его значений. Состояние такой частицы представится суммой (точнее, интегралом, так как импульс свободной частицы изменяется непрерывно) монохроматич. волн с частотами, соответствующими интервалу возможных значений импульса. Наложение (суперпозиция) группы таких волн, имеющих почти одинаковое направление распространения, но слегка отличающихся по частотам, и образует В. п. Это означает, что результирующая волна будет отлична от нуля лишь в нек-рой ограниченной области; в квантовой механике это соответствует тому, что вероятность обнаружить частицу в области, занимаемой В. п., велика, а вне этой области практически равна нулю.
Оказывается, что скорость В. п. (точнее его центра) совпадает с механнч. скоростью частицы. Отсюда можно сделать вывод, что В. п. описывает свободно движущуюся частицу, возможная локализация к-pou в каждый данный момент времени ограничена нек-рой небольшой областью координат (т. е. В. п. является волновой функцией такой частицы).
С течением времени В. п. становится шире, расплывается (см. рис.). Это является следствием того, что составляющие пакет монохроматич. волны с разными частотами даже в пустоте распространяются с различными скоростями: одни волны движутся быстрее, другие - медленнее, и В. п. деформируется. Такое расплывание В. п. соответствует тому, что область возможной локализации частицы увеличивается.
[0523-11.jpg]
Расплывание волнового пакета с течением временив. В начальный момент времени частица описывается волновым пакетом tjjn, в момент t - волновым пакетом 4>t ; I 'J'o I2 и 1 4't I* определяют вероятности обнаружить частицу в нек-рой точке х; v - скорость центра пакета, совпадающая с механической скоростью частицы. Площади, ограниченные кривыми и осью абсцисс, одинаковы и дают полную вероятность обнаружения частицы в пространстве в данный момент времени.
Если частица не свободна, а находится вблизи нек-poro центра притяжения, напр, электрон в кулоновском поле протона в атоме водорода, то такой связанной частице будут соответствовать стоячие волны, сохраняющие стабильность. Форма В. п. при этом остаётся неизменной, что отвечает стационарному состоянию системы. В случае, когда система под влиянием внешних воздействий (напр., когда на атом налетает частица) скачком переходит в новое состояние, В. п. мгновенно перестраивается в соответствии с этим переходом; это наз. редукцией В. п. Такая редукция приводила бы к противоречиям с требованиями относительности теории, если бы волны де Бройля представляли собой обычные материальные волны, напр, типа электромагнитных. Действительно, в этом случае редукция В. п. означала бы существование сверхсветовых (мгновенных) сигналов. Вероятностное истолкование волн де Бройля снимает это затруднение (см. также Квантовая механика).
В. И. Григорьев.
ВОЛНОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ KOPЫ, волнообразно-колебательные движения земной коры, сопряжённые длительные поднятия и опускания смежных участков земной поверхности. На платформах ширина зон поднятий и опусканий составляет 500-600 км, в геосинклинальных и орогенных поясах - 30-50 км; соответственно изменяется в 7-10 раз и скорость движений, колеблющаяся в общем от сотых долей до десятков, редко сотен, мм в год. Области восходящих движений превращаются в конечном счёте в крупные положительные структуры (антеклизы на платформах, геоантиклинали - в геосинклиналях), области нисходящих движений - в отрицательные (соответственно синеклизы и интрагеосинклинали). В ходе геологич. истории поднятия одного участка земной поверхности могут смениться опусканиями и наоборот.
Лит.: X а и н В. Е., Общая геотектоника, М., 1964.
ВОЛНОГРАФ, прибор для записи профиля ветровых волн и зыби в целях последующего определения их параметров (высоты, периода) в океанах, морях и водохранилищах. Имеются В. береговые и судовыс. Они состоят из приёмника, помещённого на фиксированной глубине в толще воды или на дне водоёма, и регистратора, устанавливаемого на берегу или на судне. Основные принципы действия В.: регистрация изменений гидростатич. давления, вызванных прохождением волн; регистрация колебаний свободно плавающего на поверхности водоёма поплавка; регистрация времени прохождения ультразвуковых сигналов от излучателя к приёмнику после их отражения взволнованной поверхностью водоёма; регистрация изменений омич. сопротивления электроконтактного или проволочного датчика при прохождении через них волн. В нек-рых конструкциях В. отдельные принципы действия сочетаются. В СССР наиболее распространены В. ГМ-16, 1М-32, а также проволочные В.
Лит.: С н е ж и н с к и и В. А., Практическая океанография, Л., 1951; Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях, сост. Л. С. Боришанский, Л., 1967.
С. С. Войт.
ВОЛНОЛОМ, брекватер, гидротехнич. сооружение для защиты от волнения (ветровых волн) акватории порта, рейдовых причалов, подходов к каналам и шлюзам, береговых участков моря, озера, водохранилища и т. д. Энергия задерживаемых волн гасится на В. или отражается от него.
По конструктивным признакам и характеру работы сооружения различают В. оградительные, окружённые водным пространством, - сплошные (вертикального или откосного профиля), сквозные, плавучие, пневматич., гидравлич. (рис.) и берегозащитные, расположенные непосредственно у берега. В. сплошные вертикального профиля могут быть гравитац. типа и свайной конструкции. В. сплошные откосного профиля возводят в виде песчаных дамб с защитным покрытием откосов или наброски из камня и бетонных массивов. Сквозные В. имеют не доходящие до дна волнозащитные экраны, опирающиеся на отд. опоры мостового типа. Плавучие В.- заякоренные понтоны или др. плавучие устройства, гасящие часть волновой энергии. Пневматические В. используют для гашения энергии волн струи сжатого воздуха, выходящего из отверстий уложенного по дну трубопровода. Гидравлические В. осуществляют гашение волнения встречным поверхностным потоком, который создаётся струями воды, выбрасываемыми из сопел подводящих трубопроводов. Берегозащитные В. относятся к активным средствам защиты берегов. В сочетании с бунами они способствуют расширению и закреплению полосы береговых пляжей, на которых гасится энергия волн; сооружаются преимущественно из камня или бетонных массивов (см.также Берегоукрепителъ ные сооружения, Оградительные сооружения).
Оградительные волноломы (поперечные профили): а - гравитационная стенка вертикального профиля; б - волнолом откосного профиля; в - вертикальная стенка свайной конструкции; г - вертикальная стенка из цилиндрических оболочек; д - сквозной волнолом; е - плавучий волнолом; ж - пневматический волнолом; / - постель из каменной наброски; 2 - надстройка; 3 - кладка пз массивов или железобетонная оболочка-понтон, заполненная камнем; 4 - каменная наброска; 5 -наброска массивов; 6 - свайные пли шпунтовые ряды; 7 - каменная засыпка; 8 - железобетонная оболочка; 9 - экран из железобетонных балок; 10 - опоры; 11 - понтон или плавучее устройство с решётчатым волногасителем; 12 - якорные цепи; 13 - якоря; 14 - опоры воздуховода; 15 - воздуховод; 16 - водо-воздушный факел, увлекающий присоединённую массу воды.
Лит.: Порты и портовые сооружения, М., 1964. Л. Г. Сидорова.
ВОЛНОМЕР, прибор для измерения длины волны или частоты электромагнитных колебаний в диапазоне радиочастот. В. фактически являются частотомерами, но за ними сохраняется исторически сложившееся название В.
Принцип действия подавляющего большинства В. основан либо на явлении резонанса, когда система В. оказывается настроенной на частоту внешнего воздействия, либо на непосредственном сравнении частоты измеряемых колебании с частотой калиброванного генератора, либо на отсчёте числа периодов измеряемых колебаний.
ВОЛНОМЕР морской, прибор для определения высоты, длины и периода волн морских, а также скорости и направления их распространения. Наиболее употребителен оптич. В., к-рый представляет собой зрительную трубу со спец. приспособлениями для измерений.
ВОЛНОПРОДУКТОР, устройство для образования волн в опытовом бассейне при испытаниях моделей судов (см. Бассейн опытовый). В. позволяет создавать серии волн заданной длины и крутизны, идущих вдоль направления движения модели или под разными углами к нему, а также имитировать нерегулярное волнение.
ВОЛНУХИН Сергей Михайлович [8(20). 11.1859, Москва, -И.4.1921, Геленджик], русский скульптор. Учился в Моск. уч-ще живописи, ваяния и зодчества (1873-86) у С. И. Иванова. Академик петербургской АХ (1910). Был близок к передвижникам. Автор портретов П. М. Третьякова (бронза, 1899), А. М. Корина (гипс, 1902; оба - в Третьяковской гал.), памятника первопечатнику Ивану Фёдорову в Москве (бронза, открыт в 1909). В 1918 участвовал в осуществлении плана монументальной пропаганды. В 1895- 1918 преподавал в Моск. уч-ще живописи, ваяния и зодчества. Ученики: Н. А. Андреев, А. С. Голубкина, С. Т. Конёнков и др.
Лит.: История русского искусства, т. 10, кн. 2, М., 1969, с. 279 - 82.
ВОЛНУШКА (Lactarius torminosus), шляпочный гриб рода млечников. Шляпка 5-12 см в диаметре, у молодых В. плоская, затем воронковидная, розоватая, с красноватыми концентрическими зонами и волокнистым краем. Мякоть в свежем виде едкая на вкус. В. растёт обычно осенью в берёзовых и смешанных (с берёзой) лесах. Используется в пищу в засоленном виде после предварит, вымачивания или отваривания.
ВОЛНЫ, изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде и несущие с собой энергию. Напр., удар по концу стального стержня вызывает на этом конце местное сжатие, к-рое распространяется затем вдоль стержня со скоростью ок. 5 км/сек; это - упругая В. Упругие В. существуют в твёрдых телах, жидкостях и газах. Звуковые В. (см. З вук) и сейсмические волны в земной коре являются частными случаями упругих В. К электромагнитным волнам относятся радиоволны, свет, рентгеновские лучи и др. Основное свойство всех В., независимо от их природы, состоит в том, что в виде В. осуществляется перенос энергии без переноса вещества (последний может иметь место лишь как побочное явление). Напр., после прохождения по поверхности жидкости В., возникшей от брошенного в воду камня, частицы жидкости останутся приблизительно в том же положении, что и до прохождения В.
Волновые процессы встречаются почти во всех областях физич. явлений; изучение В. важно и для физики и для.техники.
В. могут различаться по тому, как возмущения ориентированы относительно направления их распространения. Так, напр., звуковая В. распространяется в газе в том же направлении, в каком происходит смещение частиц газа (рис. 1,а); в В., распространяющейся вдоль струны, смещение точек струны происходит в направлении, перпендикулярном струне (рис. 1,6). В. первого типа наз. продольными, а второго - поперечными.
Рис. 1. а - продольная волна; б - поперечная волна.
В жидкостях и газах упругие силы возникают только при сжатии и не возникают при сдвиге, поэтому упругие деформации в жидкостях и газах могут распространяться только в виде продольных В. ("В. сжатия"). В твёрдых же телах, в к-рых упругие силы возникают также при сдвиге, упругие деформации могут распространяться не только в виде продольных В. ("В. сжатия"), но и в виде поперечных В. ("В. сдвига"). В твёрдых телах ограниченного размера (напр., в стержнях, пластинках и т. п.) картина распространения В. более сложна, здесь возникают ещё и другие типы В., являющиеся комбинацией первых двух основных типов (подробнее см. Упругие волны).
В электромагнитных В. направления электрического и магнитного полей почти всегда (за исключением нек-рых случаев распространения в несвободном пространстве) перпендикулярны направлению распространения В., поэтому электромагнитные В. в свободном пространстве поперечны.
Общие характеристики и свойства В. В. могут иметь различный вид. Одиночной В., или импульсом, наз. сравнительно короткое возмущение, не имеющее регулярного характера (рис. 2,а). Ограниченный ряд повторяющихся возмущений наз. цугом В. Обычно понятие цуга относят к отрезку синусоиды (рис. 2,6). Особую важность в теории В. имеет представление о гармонич. В., т. е. бесконечной и синусоидальной В., в к-рой все изменения состояния среды происходят по закону синуса или косинуса (рис. 2,б); такие В. могли бы распространяться в однородной среде (если амплитуда их невелика) без искажения формы (о В. большой амплитуды см. ниже). Понятие бесконечной синусоидальной В., разумеется, является абстракцией, применимой к достаточно длинному цугу синусоидальных волн.
Рис. 2. а - одиночная волна; б -цуг волн; в -бесконечная синусоидальная волна.
Основными характеристиками гармонич. В. являются длина В. Л - расстояние между двумя максимумами или минимумами возмущения (напр., между соседними гребнями или впадинами на поверхности воды) и период В. Т - время, за к-рое частица среды совершает одно полное колебание. Т. о., бесконечная В. обладает строгой периодичностью в пространстве (что обнаруживается в случае, напр., упругих В., хотя бы на моментальной фотографии В.) и периодичностью во времени (что обнаруживается, если следить за движением во времени определённой частицы среды). Между длиной В. л и периодом Т имеется простое соотношение. Чтобы получить его, фиксируют внимание на частице, к-рая в данный момент времени находится на гребне В. После ухода от неё гребня она окажется во впадине, но через нек-рое время, равное Л/с, где с - скорость распространения В., к ней подойдёт новый гребень, к-рын в начальный момент времени был на расстоянии X от неё, и частица окажется снова на гребне, как вначале. Этот процесс будет регулярно повторяться через промежутки времени, равные Л/с. Время Л/с совпадает с периодом колебания частицы Т, т. е. Л/с = Т. Это соотношение справедливо для гармонич. В. любой природы.
Вместо периода Т часто пользуются частотой v, равной числу периодов в единицу времени: v = 1/Т. Между v и X имеет место соотношение: Лv = с. (В технике обычно вместо v применяют обозначение f.) В теории В. пользуются также понятием волнового вектора, по абс. величине равного k = 2пи/Л =2пи v/с, т. е. равного числу В. на отрезке 2л и ориентированного в направлении распространения В.
Гармоническая В. Амплитуда и фаза. В гармонич. В. изменения колеблющейся величины W во времени происходит по закону синуса (или косинуса) и описывается в каждой точке формулой: W = = Asin 2пи t/Т (см. Колебания). Величина W в положении равновесия принята равной нулю. Л-амплитуда В., т. е. значение, к-рое эта величина принимает при наибольших отклонениях от положения равновесия. В любой другой точке, расположенной на расстоянии r от первой в направлении распространения В., колебания происходят по такому же закону, но с запозданием на время t1= r/с, что можно записать в виде:
W = Asin(2пи/T)(t-t1) = = Аsin(2пи/Т)(t-r/с).
Выражение ф = (2пи/Т) (t - r/с) наз. фазой В. Разность фаз в двух точках r1 и г2 равна: ф2-ф1.= (2пи/Тс) (r2-r1,) = (2пи/Л) (r2-r1).
В точках, отстоящих друг от друга на целое число В., разность фаз составляет целое число 2пи, т. е. колебания в этих точках протекают синхронно - в ф а з е. Наоборот, в точках, отстоящих друг от друга на нечётное число полуволн, т. е. для к-рых r2 - r1 = (2 N- 1)Л/2, где N = 1,2..., разность фаз равна нечётному числу пи, т. е. ф2 -ф1 = (2N - 1)пи. Колебания в таких точках происходят в противофазе: в то время, как отклонение в одной равно А, в другой оно обратно по знаку, т. е. равно - А и наоборот.
Распространение В. всегда связано с переносом энергии, к-рый можно количественно характеризовать вектором потока энергии I. Этот вектор для упругих В. наз. вектором Умова (по имени рус. учёного А. А. Умова, введшего это понятие), для электромагнитных - вектором Пойнтинга. Направление вектора Умова совпадает с направлением переноса энергии, а абс. величина равна энергии, переносимой В. за единицу вре |
