Hoppa till innehållet
Hem

Ytvågen — begrepp, typer och tillämpningar

En genomgång av ytvågor: definition, huvudtyper (vattens- och seismiska vågor, elektromagnetiska ytmodes), egenskaper, historik och praktiska användningsområden.

Författare: Skapad: Uppdaterad:

Översikt

En ytvåg är en vågrörelse som är förlagd till ett gränssnitt mellan två medier och där störningens största amplitud ligger nära ytan. Ibland beskriver man fenomenet i fysiken som en mekanisk rörelse längs gränssnittet mellan två vätskor eller mellan vätska och gas, medan andra varianter är av elektromagnetisk natur och leds av skikt med varierande brytningsindex. Ytterligare beteenden kan uppstå vid skarpa eller gradvisa indexgradienter. I radioteknik används termen också för jordvågen som sprider sig nära jordens yta och påverkar lågfrekvent förbindelse (radiovågor).

Bildgalleri

3 Bilder
Water drop collision
simple.wikipedia.org · CC BY-SA 2.0

Typer

Man kan dela in ytvågor i flera huvudgrupper beroende på fysiken bakom:

  • Vattenytvågor – gravitations- och kapillära vågor som formas av tyngdkraft och ytspänning; en typisk mekanisk våg vid luft–vatten-gränsen.
  • Seismiska ytvågor – Rayleigh- och Love-vågor som rör sig längs jordytan och ofta orsakar den skakning man känner vid jordbävningar.
  • Elektromagnetiska ytvågor – bundna lägen vid metallytor eller dielektriska skikt, exempelvis surface plasmon polaritons i nanofotonik.

Egenskaper

Ytvågor har flera gemensamma karakteristika: energin är koncentrerad nära gränsytan och avtar ofta exponentiellt in i de angränsande medierna. Många ytvågor är dispersiva, vilket betyder att vågens fas- och grupphastighet beror på våglängden. Gränsvillkoren vid interfacet – såsom fri yta, fast botten eller ledande skikt – avgör vilka modtyper som kan existera och hur snabbt de dämpas av viskösa eller resistiva förluster.

Historia och begreppsutveckling

Intresset för ytvågor är gammalt: klassisk hydrodynamik studerade havets ytor och vågteorier utvecklades för kust- och sjöfenomen. Inom seismologin beskrev man i början av 1900-talet specifika ytmodi som förklarade jordbävningsrörelser. Inom elektromagnetism har forskare formulerat teorier för ytledda vågor vid materialgränser, och dessa teorier har moderniserats i nanoteknik och optik.

Tillämpningar och betydelse

Ytvågor påverkar många praktiska områden: prognoser av sjö- och kustprocesser, konstruktion av hamnar, design av effektiv vågenergihämtning, tolkning av seismiska data vid jordbävningsanalys samt styrning av ljus i plasmoniska och fotoniska komponenter. I radiokommunikation bestämmer jordvågens egenskaper räckvidd och dämpning vid låga frekvenser.

Särskiljande punkter

Det är viktigt att skilja fenomenens underliggande mekanismer: samma term "ytvåg" täcker både klassiska hydrauliska vågor, elastiska seismiska ytor och bundna elektromagnetiska lägen. Varje kategori har sin egen matematik, beroende dispersion och dämpning, vilket påverkar hur fenomenen modelleras och utnyttjas praktiskt. För vidare läsning finns introduktioner inom hydrodynamik, seismologi och optik som behandlar respektive ytfenomen mer detaljerat.

Vattendropp som gör vågor  
Vattendropp som gör vågor  

Relaterade sidor

Vågor

  • Oceanens ytvågor, inre vågor och toppar, dispersion och freakvågor.
  • Förteckning över vågämnen

Människor



 

Andra artiklar, vidare läsning och referenser

Andra webbplatser

  • Eric W. Weisstein, et al. , "Surface Wave", Eric Weisstein's World of Physics, 2006.
  • "Surface waves Arkiverad 2006-05-29 vid Wayback Machine". Integrated Publishing (tpub.com).
  • Brett Ketter, "Surface Wave Theory Archived 2009-04-21 at the Wayback Machine". University of Wisconsin - Milwaukee.
  • David Reiss, "Elektromagnetiska ytvågor". Fysikens framsteg på nätet: Special Reports, nr 1
  • Gary L. Peterson, "Rediscovering the Zenneck wave". Feed Line No. 4. (red. reproduktion tillgänglig online på Twenty First Century Books).

Standarder och doktriner

  • "Surface wave Arkiverad 2007-05-08 vid the Wayback Machine". Telecom Glossary 2000, ATIS Committee T1A1, Performance and Signal Processing, T1.523-2001.
  • "Surface wave Archived 2016-12-16 at the Wayback Machine", Federal Standard 1037C.
  • "Ytvågen", MIL-STD-188
  • "Taktik, teknik och förfaranden för flera tjänster för automatisk etablering av högfrekvenslänkar (HF-ALE): FM 6-02.74; MCRP 3-40.3E; NTTP 6-02.6; AFTTP(I) 3-2.48; COMDTINST M2000.7" september 2003.

Böcker

  • Waldron, Richard Arthur, "Theory of guided electromagnetic waves". London, New York, Van Nostrand Reinhold, 1970. ISBN 0-442-09167-2 LCCN 69019848 //r86
  • Weiner, Melvin M., "Monopole antennas" New York, Marcel Dekker, 2003. ISBN 0-8247-0496-7
  • Budden, K. G., "The wave-guide mode theory of wave propagation". London, Logos Press; Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, c1961. LCCN 62002870 /L

Tidskrifter och artiklar

Vänta

  • Wait, J. R., "Lateral Waves and the Pioneering Research of the Late Kenneth A Norton".
  • Wait, J. R., och D. A. Hill, "Excitation of the HF surface wave by vertical and horizontal apertures". Radio Science, 14, 1979, s. 767-780.
  • Wait, J. R. och D. A. Hill, "Excitation of the Zenneck surface by a vertical aperture", Radio Science, 13, 1978, s. 967-977.
  • Wait, J. R., "A note on surface waves and ground waves", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, november 1965. Vol. 13, Issue 6, pg 996- 997 ISSN 0096-1973
  • Wait, J. R., "The ancient and modern history of EM ground-wave propagation". IEEE Antennas Propagat. Mag., vol. 40, pp. 7-24, okt. 1998.
  • Wait, J. R., "Appendix C: On the theory of ground wave propagation over a slightly roughned curved earth", Electromagnetic Probing in Geophysics. Boulder, CO., Golem, 1971, s. 37-381.
  • Wait, J. R., "Electromagnetic surface waves", Advances in Radio Research, 1, New York, Academic Press, 1964, s. 157-219.

Andra medier

  • L.A. Ostrovsky (red.), "Laboratory modeling and theoretical studies of surface wave modulation by a moving sphere", Environmental Technology Laboratory, U.S. Dept. of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, Oceanic and Atmospheric Research Laboratories, 2002. OCLC 50325097


 

Frågor och svar

F: Vad är en ytvåg?

S: En ytvåg är en mekanisk våg som fortplantar sig längs gränssnittet mellan två olika medier, vanligen två vätskor med olika densitet. Det kan också vara en elektromagnetisk våg som leds av en gradient i brytningsindex.

F: Vilken typ av vågor är markvågor?

S: Markvågor är ytvågor som sprider sig nära jordens yta och är specifika för radiovågor.

F: Hur färdas ytvågor?

S: Ytvågor färdas längs gränssnittet mellan två olika medier, vanligtvis två vätskor med olika densitet eller som en elektromagnetisk våg som leds av en brytningsindexgradient.

F: Finns det några speciella typer av ytvågor?

S: Ja, jordvågor som är specifika för radiovågor och som sprider sig nära jordens yta.

F: Vilken typ av medier färdas ytvågor vanligtvis genom?

S: Ytvågor färdas vanligtvis genom två olika medier, vanligen två vätskor med olika densitet eller som en elektromagnetisk våg som leds av en gradient i brytningsindex.

F: Är det möjligt att en och samma typ av medium används för både flytande och elektromagnetisk utbredning?

S: Ja, det är möjligt att använda en typ av medium för både flytande och elektromagnetisk spridning beroende på situationen.

Relaterade artiklar

Författare

AlegsaOnline.com Ytvågen — begrepp, typer och tillämpningar

URL: https://sv.alegsaonline.com/art/95161

Dela