Введение
Волны Фарадея, также известные как рябь Фарадея, названные в честь Майкла Фарадея (1791–1867), – это нелинейные стоячие волны, возникающие на поверхности жидкости в вибрирующем сосуде. Когда частота вибрации превышает критическое значение, плоская гидростатическая поверхность становится неустойчивой. Это явление известно как неустойчивость Фарадея. Фарадей впервые описал их в приложении к статье, опубликованной в "Философских трудах" Лондонского королевского общества в 1831 году. Если слой жидкости поместить на вертикально колеблющийся поршень, то при соблюдении определенных условий неустойчивости возникает узор стоячих волн, колеблющихся с частотой, вдвое меньшей частоты вынуждающих колебаний. Это связано с проблемой параметрического резонанса. Волны могут принимать форму полос, плотно упакованных шестиугольников или даже квадратов и квазипериодических узоров. Волны Фарадея обычно можно наблюдать в виде тонких полос на поверхности вина в бокале, издающем звук, подобный звону колокола. Волны Фарадея также объясняют феномен "фонтана", возникающий в поющих чашах. Волна Фарадея и ее длина волны аналогичны волне де Бройля, а длина волны де Бройля – длине волны в теории де Бройля — Бома в области квантовой механики.
Faraday waves, also known as Faraday ripples, named after Michael Faraday (1791–1867), are nonlinear standing waves that appear on liquids enclosed by a vibrating receptacle. When the vibration frequency exceeds a critical value, the flat hydrostatic surface becomes unstable. This is known as the Faraday instability. Faraday first described them in an appendix to an article in the Philosophical Transactions of the Royal Society of London in 1831. If a layer of liquid is placed on top of a vertically oscillating piston, a pattern of standing waves appears which oscillates at half the driving frequency, given certain criteria of instability. This relates to the problem of parametric resonance. The waves can take the form of stripes, close packed hexagons, or even squares or quasiperiodic patterns. Faraday waves are commonly observed as fine stripes on the surface of wine in a wine glass that is ringing like a bell. Faraday waves also explain the 'fountain' phenomenon on a singing bowl. The Faraday wave and its wavelength is analogous to the de Broglie wave with the de Broglie wavelength in de Broglie–Bohm theory in the field of quantum mechanics.
Применение
[[Файл:Сборка микроразмерных шариков на волнах Фарадея. Сборка микроразмерных шариков на волнах Фарадея. В отличие от твердой основы-шаблона, этот жидкий шаблон может динамически изменяться путем настройки частоты и амплитуды вибраций, создавая разнообразные наборы симметричных и периодических узоров. Это явление также используют аллигаторы для привлечения партнеров. Они вибрируют легкими с низкими частотами чуть ниже поверхности воды, заставляя свои гребни двигаться и создавать поверхностные волны. Эти поверхностные волны по сути являются волнами Фарадея, и можно наблюдать эффект разбрызгивания, характерный для определенных резонансов. Этот эффект также можно использовать для акустического смешивания двух жидкостей. Волны Фарадея формируются на границе между двумя жидкостями, увеличивая площадь их контакта и обеспечивая быстрое и тщательное перемешивание.