Рассе́яние — изменение характеристик (часто — угла) после столкновения (касания, прохождения мимо) с веществом или телом. В физике различают: Рэлеевское рассеяние

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Рэле́евское рассе́яние — когерентное рассеяние света без изменения длины волны (называемое также упругим рассеянием) на частицах, неоднородностях или других объектах, когда частота рассеиваемого света существенно меньше собственной частоты рассеивающего объекта или системы. Эквивалентная формулировка: рассеяние света на объектах, размеры которых меньше его длины волны. Названо в честь британского физика лорда Рэлея, установившего зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны в 1871 году^[1]. В широком смысле также применяется при описании рассеяния в волновых процессах различной природы.

Чaстота́ — физическая величина, характеристика периодического процесса, равна количеству повторений или возникновения событий (процессов) в единицу времени. Рассчитывается, как отношение количества повторений или возникновения событий (процессов) к промежутку времени, за которое они совершены^[1]. Стандартные обозначения в формулах — ν, f или F.

Единицей измерения частоты в Международной системе единиц (СИ) является герц (русское обозначение: Гц; международное: Hz), названный в честь немецкого физика Генриха Герца.

Частота обратно пропорциональна периоду колебаний: f = 1/T.

Частота	1 мГц (10−3 Гц)	1 Гц (100 Гц)	1 кГц (103 Гц)	1 МГц (106 Гц)	1 ГГц (109 Гц)	1 ТГц (1012 Гц)
Период	1 кс (103 с)	1 с (100 с)	1 мс (10−3 с)	1 мкс (10−6 с)	1 нс (10−9 с)	1 пс (10−12 с)

Частота, как и время, является одной из наиболее точно измеряемых физических величин: до относительной точности 10^−17[2].

В природе известны периодические процессы с частотами от ~10⁻¹⁶ Гц (частота обращения Солнца вокруг центра Галактики) до ~10³⁵ Гц (частота колебаний поля, характерная для наиболее высокоэнергичных космических лучей).

В квантовой механике частота колебаний волновой функции квантовомеханического состояния имеет физический смысл энергии этого состояния, в связи с чем система единиц часто выбирается таким образом, что частота и энергия выражаются в одних и тех же единицах (иными словами, переводный коэффициент между частотой и энергией — постоянная Планка в формуле E = hν — выбирается равным 1).

Глаз человека чувствителен к электромагнитным волнам с частотами от 4·10¹⁴ до 8·10¹⁴ Гц (видимый свет); частота колебаний определяет цвет наблюдаемого света. Слуховой анализатор человека воспринимает акустические волны с частотами от 20 Гц до 20 кГц. У различных животных частотные диапазоны чувствительности к оптическим и акустическим колебаниям различны.

Отношения частот звуковых колебаний выражаются с помощью музыкальных интервалов, таких как октава, квинта, терция и т. п. Интервал в одну октаву между частотами звуков означает, что эти частоты отличаются в 2 раза, интервал в чистую квинту означает отношение частот ³⁄₂. Кроме того, для описания частотных интервалов используется декада — интервал между частотами, отличающимися в 10 раз. Так, диапазон звуковой чувствительности человека составляет 3 декады (20 Гц — 20 000 Гц). Для измерения отношения очень близких звуковых частот используются такие единицы, как цент (отношение частот, равное 2^1/1200) и миллиоктава (отношение частот 2^1/1000).

Фа́за:

• Фаза (от греч. phasis — появление) период, ступень в развитии какого-либо явления, этап.

• Фаза колебаний — аргумент функции , описывающийгармонический колебательный процесс или аргумент аналогичной мнимой экспоненты. Иногда просто аргумент функцииили, не обязательно линейно зависящий от времени (и/или координат).

• Фаза волны — понятие, полностью аналогичное и по сути совпадающее с понятием фаза колебания.

• Термодинамическая фаза — термодинамически равновесное состояние вещества, качественно отличное по своим свойствам от других равновесных состояний того же вещества. Подразумевается способность вещества переходить из одной фазы в другую. Разные фазы вещества могут иметь границу (поверхность) раздела между собой.

• Фазы экономического цикла: подъем, пик, спад (рецессия), дно (депрессия).

• Фазы Луны (астрономия).

• Геометрическая или топологическая фаза — квантовый эффект при адиабатических возмущениях.

• Фаза быстрого сна — фаза сна с повышенной активностью мозга, быстрыми движениями глазных яблок.

• Фаза (шахматы) — термин шахматной композиции.

• Фаза (геологическая, в стратиграфии) — составная часть века (=геологи́ческого я́руса), термин не общепринят.

Амплиту́да (лат. amplitudo — значительность, обширность, величие, обозначается буквой А) — максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении. Неотрицательная скалярная величина, размерность которой совпадает с размерностью определяемой физической величины.

Синусоидальное колебание: — длина волны и— амплитуда волны на осях отклонения (англ. displacement) и расстояния (англ. distance)

Иначе: Амплитуда — модуль максимального отклонения тела от положения равновесия. Например:

• амплитуда для механического колебания тела (вибрация), для волн на струне или пружине — это расстояние и записывается в единицах длины;

• амплитуда звуковых волн и аудиосигналов обычно относится к амплитуде давления воздуха в волне, но иногда описывается как амплитуда смещения относительно равновесия (воздуха или диафрагмы говорящего). Её логарифм обычно измеряется в децибелах (дБ);

• для электромагнитного излучения амплитуда соответствует величине напряженности электрического и магнитного поля.

Форма изменения амплитуды называется огибающей волной.

Содержание

• 1 Формальное определение в радиотехнике

• 2 Классификации амплитуд

• 3 См. также

• 4 Примечания

• 5 Ссылки

Формальное определение в радиотехнике

Амплитуда — наибольшее значение, которое принимает какая-либо величина, изменяющаяся по гармоническому закону^[1].

Формальное определение предполагает применение термина «амплитуда» только для гармонической функции; «амплитуда» — модуль коэффициента перед гармонической функцией. В связи с этим термин «амплитуда» следует отличать от терминов, применимых к произвольным функциям:

• Максимальное значение сигнала — наибольшее мгновенное значение сигнала на протяжении заданного интервала времени^[1][2]

• Минимальное значение сигнала — наименьшее мгновенное значение сигнала на протяжении заданного интервала времени^[1][2]

• Размах сигнала — разность между максимальным и минимальным значениями сигнала на протяжении заданного интервала времени^[1][2]

Классификации амплитуд

Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения.

Амплитуда называется постоянной, если её величина не зависит от времени и пространственного положения (в этом случае волна называется незатухающей).

Виды амплитуды:

• пиковая амплитуда (пик, peak amplitude, peak) — это отклонение от некоего среднего значения симметричных периодических волн (вроде синусоидальных, прямоугольных или пилообразных);

• пик-пик амплитуда, размах (пик-пик, peak-to-peak amplitude, pp) — это разница между положительным и отрицательным пиками;

• среднеквадратичная амплитуда (root mean square, RMS) — это квадратный корень среднего по времени значения квадрата отклонения графика от горизонтальной оси асимметричных волн (периодических импульсов в одном направлении; сложных волн, особенно для неповторяющихся сигналов вроде шума). Пиковая амплитуда в этом случае становится неочевидной и обычно не используется. Например, мощность, переносимая акустической или электромагнитной волной или электрическим сигналом, пропорциональна квадрату среднеквадратичной амплитуды (и в общем случае не пропорциональна квадрату пиковой амплитуды).

Магниту́да землетрясе́ния (от лат. magnitudo — важность, значительность, крупность, величие) — величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера.

Содержание

• 1 Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

• 2 Шкала Рихтера

• 3 Сейсмический момент и шкала Канамори

• 4 Энергия землетрясения

• 5 Частота землетрясений разной магнитуды

• 6 См. также

• 7 Примечания

• 8 Ссылки

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) — магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом. Эту шкалу часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (по 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность, которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Правильное употребление: «землетрясение магнитудой 6,0».

Прежнее употребление: «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера».

Неправильное употребление: «землетрясение магнитудой 6 баллов», «землетрясение силой в 6 магнитуд по шкале Рихтера»^[1][2].

Шкала Рихтера

Рихтер предложил для оценки силы землетрясения (в его эпицентре) десятичный логарифм перемещения (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра: гдеf — корректирующая функция, вычисляемая по таблице в зависимости от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна то есть увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза.

Эта шкала имела несколько существенных недостатков:

• Рихтер использовал для градуировки своей шкалы малые и средние землетрясения южной Калифорнии, характеризующиеся малой глубиной очага.

• Из-за ограничений используемой аппаратуры шкала Рихтера была ограничена значением около 6,8.

• Предложенный способ измерения учитывал только поверхностные волны, в то время как при глубинных землетрясениях существенная часть энергии выделяется в форме объёмных волн.

В течение следующих нескольких десятков лет шкала Рихтера уточнялась и приводилась в соответствие с новыми наблюдениями. Сейчас существует несколько производных шкал, самыми важными из которых являются:

Магнитуда объёмных волн

где A — амплитуда колебаний земли (в микрометрах), T — период волны (в секундах), и Q — поправка, зависящая от расстояния до эпицентра D и глубины очага землетрясения h.

Магнитуда поверхностных волн (англ.)русск.

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений — при M ~ 8 наступает насыщение.

Сейсмический момент и шкала Канамори

В 1977^[3] году сейсмолог Хиро Канамори из Калифорнийского технологического института предложил принципиально иную оценку интенсивности землетрясений, основанную на понятии сейсмического момента.

Сейсмический момент землетрясения определяется как , где

• μ — модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа;

• S — площадь, на которой замечены геологические разломы;

• u — среднее смещение вдоль разломов.

Таким образом, в единицах СИ сейсмический момент имеет размерность Па × м² × м = Н × м.

Магнитуда по Канамори определяется как

где M₀ — сейсмический момент, выраженный в дин × см.

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

Энергия землетрясения

В каком-то смысле различные способы измерения магнитуды землетрясений являются приближениями к «идеальной» энергетической шкале:

где E — энергия землетрясения в джоулях.

Сейсмическая энергия, выделяемая при ядерном взрыве мощностью в 1 мегатонну (1 мегатонна = 4,184·10¹⁵ Дж), эквивалентна землетрясению с магнитудой около 7. Стоит заметить, что только небольшая часть энергии взрыва преобразуется в сейсмические колебания.

Частота землетрясений разной магнитуды

За год на Земле происходит примерно:

• 1 землетрясение с магнитудой 8,0 и выше;

• 10 — с магнитудой 7,0—7,9;

• 100 — с магнитудой 6,0—6,9;

• 1000 — с магнитудой 5,0—5,9.

Сильнейшее зарегистрированное землетрясение произошло в Чили в 1960 году — по более поздним оценкам, магнитуда Канамори составляла 9,5.