پیشرفت فناوری از طریق مطالعه پدیده های فیزیکی، اکتشافات در زمینه کوانتومی و سایر زمینه ها انجام می شود. همزمان دستگاه ها و وسایل جدیدی اختراع می شود که از طریق آنها می توان مطالعات مختلفی را انجام داد و پدیده های دنیای خرد را توضیح داد. یکی از این مکانیسم ها نوسان ساز هارمونیک است که اصل آن را حتی نمایندگان تمدن های باستانی می دانستند.
دستگاه و انواع آن
نوسانگر هارمونیک یک سیستم مکانیکی در حال حرکت است که با یک معادله دیفرانسیل خطی با ضرایب مقدار ثابت توصیف می شود. ساده ترین نمونه از این وسایل عبارتند از وزنه روی فنر، آونگ، سیستم های صوتی، حرکت ذرات مولکولی و غیره.
انواع زیر از این دستگاه را می توان به طور مشروط تشخیص داد:
-
نوسانگر هارمونیک خطی نوسانگر هارمونیک ساده - اینجاهنگامی که سیستم از حالت استراحت خارج می شود، تحت تأثیر نیروی F قرار می گیرد که می توان آن را با فرمول F=-kx بیان کرد، جایی که k ضریب سختی این سیستم است، x جابجایی است. در این مورد، F تنها مؤلفه ای است که بر نوسانات تأثیر می گذارد.
- نوسانگر هارمونیک خطی - در اینجا حرکت در یک صفحه در امتداد یک مسیر مستقیم رخ می دهد. این سیستم یک بعدی نیز نامیده می شود، نوسانات تحت تأثیر نیرویی با ماهیت شبه الاستیک انجام می شود.
- مدل میرا - در اینجا سیستم نیز تحت تأثیر نیروی اصطکاک قرار می گیرد که بر خلاف حرکت است و متناسب با سرعت این نوسان عمل می کند. در این حالت، فرآیند میرایی معمولاً با پارامتری مشخص می شود که ابعادی ندارد و ضریب کیفیت نامیده می شود. این مقدار یک ویژگی سیستم است که نسبت ذخیره انرژی به تلفات آن در یک دوره نوسان را تعیین می کند.
استفاده از دستگاه
این دستگاه در زمینه های مختلف، عمدتا برای مطالعه ماهیت سیستم های نوسانی استفاده می شود. از نوسانگر هارمونیک کوانتومی برای مطالعه رفتار عناصر فوتون استفاده می شود. از نتایج آزمایش ها می توان در زمینه های مختلف استفاده کرد. بنابراین، فیزیکدانان مؤسسه آمریکایی دریافتند که اتم‌های بریلیم که در فواصل نسبتاً زیادی از یکدیگر قرار دارند، می‌توانند در سطح کوانتومی برهم کنش داشته باشند. در عین حال، رفتار این ذرات مشابه اجسام (گلوله‌های فلزی) در جهان کلان است که به ترتیب برگشت به جلو حرکت می‌کنند، شبیه به یک نوسانگر هارمونیک. یون هابریلیم، با وجود فواصل فیزیکی زیاد، کوچکترین واحدهای انرژی (کوانتا) را مبادله می کرد. این کشف امکان پیشرفت چشمگیر فناوری های IT را فراهم می کند و همچنین راه حل جدیدی در تولید تجهیزات کامپیوتری و الکترونیک ارائه می دهد.
در ارزیابی آثار موسیقی از نوسانگر هارمونیک استفاده می شود. این روش را بررسی طیف سنجی می نامند. در همان زمان، مشخص شد که پایدارترین سیستم، ترکیبی از چهار نوازنده (یک کوارتت) است. و آثار مدرن عمدتاً ناهارمونیک هستند.
