Faraday-våg

Faraday vinkar , även bekant som Faraday krusningar , uppkallad efter Michael Faraday (1791–1867), är olinjära stående vågor som visas på vätskor som är inneslutna av en vibrerande behållare. När vibrationsfrekvensen överstiger ett kritiskt värde blir den plana hydrostatiska ytan instabil. Detta är känt som Faradays instabilitet . Faraday beskrev dem först i en bilaga till en artikel i The Philosophical Transactions of the Royal Society of London 1831.

Om ett lager av vätska placeras ovanpå en vertikalt oscillerande kolv, uppstår ett mönster av stående vågor som oscillerar med halva körfrekvensen, givet vissa kriterier för instabilitet . Detta hänför sig till problemet med parametrisk resonans . Vågorna kan ta formen av ränder, tätt packade hexagoner eller till och med kvadrater eller kvasiperiodiska mönster. Faraday-vågor observeras vanligtvis som fina ränder på ytan av vin i ett vinglas som ringer som en klocka. Faradays vågor förklarar också fenomenet "fontän" på en sångskål .

Faraday-vågen och dess våglängd är analog med de Broglie-vågen med de Broglie-våglängden i De Broglie-Bohm-teorin inom kvantmekanikens område .

Ansökan

Montering av pärlor i mikroskala på Faradays vågor.

Faraday-vågor används som en vätskebaserad mall för riktad sammansättning av material i mikroskala inklusive mjukt material , stela kroppar , biologiska enheter ( t.ex. individuella celler, cellsfäroider och cellfröade mikrobärarpärlor ). Till skillnad från solid-baserad mall, kan denna vätskebaserade mall ändras dynamiskt genom att ställa in vibrationsfrekvens och acceleration och generera olika uppsättningar av symmetriska och periodiska mönster.

Detta fenomen används också av alligatorer för att kalla kompisar. De vibrerar sina lungor vid låga frekvenser något under ytan, vilket gör att deras spikar rör sig och inducerar ytvågor. Dessa ytvågor är i grunden Faraday-vågor och man kan observera den stänkeffekt som är karakteristisk för vissa resonanser.

Denna effekt kan också användas för att blanda två vätskor akustiskt. Faraday-vågor bildas på gränsytan mellan de två vätskorna, vilket ökar ytan mellan de två, snabbt och grundligt blandar vätskorna.

Se även

• Chladni mönster
• Cymatics
• Svängning
• Våg-partikeldualitet
• materia våg

externa länkar

• YouTube-video av Faradays vågor i majsstärkelse.
• YouTube-video Yves Couder förklarar våg/partikeldualitet via silikondroppar
• YouTube-video av Singing Bowl som skapar fontän