37). Явление поляризации для акустических волн

Поверхностные волны

На границе двух твердых сред, схожих по плотности и модулям упругости, может распространяться поверхностная волна Стоунли. Она состоит как бы из двух рэлеевских волн, существующих каждая в своей среде и имеющих одинаковую скорость распространения, меньшую скоростей объемных волн в обеих средах. В каждой среде волна локализована в слое толщиной около длины волны и имеет вертикальную поляризацию

Поперечные волны, распространяющиеся вдоль границы раздела двух сред и имеющие горизонтальную поляризацию, называют волнами Лява. Они возникают, когда на поверхности твердого полупространства имеется слой из твердого материала скорость распространения в котором поперечных волн меньше, чем в полупространстве. Эти волны имеют только одну компоненту смещения v, а упругая деформация представляет собой чистый сдвиг.

Поляризацией называется нарушение симметрии распределения смещений и скоростей в упругих волнах относительно направления распространения.

В частности, в поперечной волне с_t2, возникающей вследствие трансфор­мации, частицы колеблются в плоскости падения (плоскость, перпендику­лярная к границе раздела, проходящая через падающий луч с_l1 и нормаль к границе раздела) в направлении v(рис. 4.16а).

Поперечная волна в которой частицы колеблются в плоскости паде­ния, называется вертикально-поляризованной или SV-волной.

Поперечные волны, широко применяемые в практике ультразвукового контроля, являются SV-волнами.

Если частицы при распространении поперечной волны колеблются перпендикулярно плоскости падения, то есть вдоль границы раздела двух сред, волна называется горизонтально поляризованной или SH-волной.

38) Дифракция волн в твердых телах

Под дифракцией в широком смысле понимают явление, возникающее при встрече волны с препятствиями. Амплитуда и фаза волны, встретившей при распространении в однородной среде препятствие, изменяются, и эта волна проникает в область тени, отклоняясь от прямолинейного пути.

В электродинамике и акустике под дифракцией понимают особенности поведения волновых полей, которые не могут быть описаны посредством законов ГО. В соответствии с этим определением законы ГО нарушаются в переходных зонах, где образуются не учитываемые этими законами дифракционные поля.

Острые края дефектов и, как предельный случай, края трещин. Лучи первичного поля, касаясь края трещины, порождают дифракционное поле первого типаЗоны поверхности гладких тел, в которых лучи касаются поверхности (рисунок б). В этом случае формируются волны, огибающие поверхности тел, которые в свою очередь порождают дифракционные волны соскальзывания. В этих зонах формируется дифракционное поле второго типа.

Зоны третьего типа и соответственно дифракционные поля третьего типа образуются при падении волн на границу раздела двух сред или на свободную границу среды под первым, вторым или третьим критическими углами. При этом образуются головные волны, которые в свою очередь порождают семейство дифракционных боковых волн в обеих средах.

Дифракционные поля четвертого типа (рефракционные поля) образуются в слоисто-неоднородных средах, в которых групповая скорость меняется, например, по линейному закону, лучи отклоняются от прямолинейного распространения; и существуют зоны, в которых образуются каустики, т. е. семейства огибающих лучей, которые, двигаясь по разным направлениям, собираются в одной точке. В этих зонах образуются дифракционные поля и соответственно волны дифракции четвертого типа