Ограниченные пучки – особые волновые объекты, локализованные в пространстве. Классическим примером являются гауссовские пучки, зависимость амплитуды которых в поперечном направлении описывается гауссовской функцией. Наибольшую практическую значимость имеют узконаправленные пучки с малой угловой расходимостью, способные переносить энергию на большие расстояния.
Интерес к пучкам связан с несколькими факторами. Во-первых, все реальные излучатели имеют конечную апертуру и нужно уметь описывать структуру излучаемых полей. Во-вторых, в общетеоретическом плане, ограниченность пучка приводит в существенному отличию свойств пучков по сравнению с плоскими волнами. Например, можно провести определенную аналогию между ограниченным пучком и волноводом. Соответственно, пучки обладают дисперсией, что позволяет управлять параметрами пучка, выбирая начальный временной профиль. Наконец, самое важное свойство пучков – это возможность концентрации энергии в малой области за счет фокусировки и возможность передачи энергии на большие расстояния.
Более общей задачей является исследование волн с пространственной модуляцией волнового фронта и поперечной формы пучка и оптимизация их параметров для наибольшей концентрации энергии. Другой задачей является исследование условий квазиволноводного распространения пучков на большие расстояния.
Основное внимание в настоящее время уделяется исследованию мощных акустических пучков, эволюция которых определяется также и нелинейными эффектами. При распространении сильно нелинейных волн - пилообразных - возникают новые эффекты, например, нелинейная рефракция, обусловленная зависимостью скорости ударного фронта от амплитуды.
Примерные направления исследований:
Во всех задачах предполагается как построение аналитических решений, так и численное мделирование.
©2012 Кафедра Акустики