Может ли резонатор иметь бесконечную добротность?

[Фёдор Менде]

Если я скажу да, то Вашкевич очень обрадуется и решит, что его голубая мечта о создании вечного двигателя путём использования резонансных системы сбылась. И я действительно положительно отвечу на этот вопрос, но это не означает осуществления мечты Вашкевича.
Начнём с определений. Если каким либо способом в резонансной системе возбудить колебания, например, ударить колокол молотком, то эти колебания будут продолжаться некоторое время, что мы и слышим во время колокольного звона. Ударяя колокол, мы запасаем в нём энергию, которая и расходуется затем, создавая звуковые волны в окружающем пространстве. Но энергия, запасённая в колоколе, расходуется не только на создание звуковых волн, она расходуется и в других его элементах, в подвеске, и в самом металле колокола на внутреннее трение. И чем дольше звучит колокол, тем меньше эти общие потери.
Любая резонансная система, будь то колокол или камертон (такие резонансные системы называются механическими), или электрический колебательный контур, характеризуются параметром, называемым добротность, которая определяется как 2 пи умноженное на отношение энергии, запасённой в резонаторе к энергии потерь за один период. Численно эта величина равна количеству периодов колебаний, которое укладывается в то время, пока амплитуда колебаний в резонансной системе уменьшиться в е=2.73 раз. Но следует отметить, что энергия, запасаемая в резонансной системе, берётся от внешнего источника и сама родиться там не может.
Если добротность равна бесконечности, то это означает, что колебания в резонансной системе никогда не затухнут. Может ли такое случиться на практике. Да может, если мы при помощи внешнего источника будем регулярно пополнять в резонансной системе её собственные потери. Примером этому служат обычные маятниковые часы, где при помощи храповика (вилки Анкера), приводимого в действие от внешней пружины, маятник в такт его колебаний подталкивается  вилкой, восполняя собственные потери маятника.
В электрических системах для этих целей используется усилитель, между входом и выходом которого включается резонансная система в виде колебательного контура, содержащего ёмкость или индуктивность, или же объёмный резонатор, если речь идёт об СВЧ диапазоне. В таком генераторе всегда выполняется баланс фаз и амплитуд. Балансом амплитуд является равенство единице произведения коэффициента передачи усилителя и самой резонансной системы. Баланс фаз указывает на то, что сумма сдвигов фаз в резонансной системе и усилителе на частоте генерации должна быть равна двум пи, умноженным на любое целое число.
Всё это можно прочесть в монографии Менде Ф. Ф. Бондаренко И. Н. Трубицын А. В. Сверхпроводящие и охлаждаемые резонансные системы http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/MENDE_Fedor_Fedorovich/_Mende_F.F..html .

[комукак]

Примером этому служат обычные маятниковые часы, где при помощи храповика, приводимого в действие от внешней пружины, маятник в такт его колебаний подталкивается  храповиком, восполняя собственные потери маятника.

Я чуть дополнил : "......где при помощи храповика (вилки Анкера)....

[Фёдор Менде]

Я чуть дополнил : "......где при помощи храповика (вилки Анкера)....

Дополняю.

[Михаил Гонца]

А знаете что пружинные часы изобрел Роберт Гук?
Все же высокая "добротность" у этого пытливого ума...   

[Фёдор Менде]

Существуют умножители добротности которые изменяют добротность контура в несколько раз.

По этому принципу были построены первые ламповые приёмники прямого усиления, например СИ-235, в которых высокий коэффициент усиления достигался путём введения полжительной обратной связи, охватывающей избирательный каскад приёмника. Регулируя коэффициент обратной связи, можно было в несколько раз увеличить добротность избирательного контура и тем самым повысить коэффициент усиления. Однако такие приёмники обладали тем недостатком, что при слишком высоком коэффициенте обратной связи входной каскад самовозбуждался, превращаясь в генератор, а сам пирёмник превращался в передатчик, излучая на генерируемой частоте помехи для других приёмников.
Одно небольшое дополнение. Эту тему Комукак разместил и на форуме у Алекспы и там имеется замечание аида по поводу того, что добротность контура определяется числом периодов колебаний за время релаксации амплитуды колебаний, умноженное на пи. Это правильное замечание.

[комукак]

Существуют умножители добротности которые изменяют добротность контура в несколько раз.

Я в музыке часто прибегаю к "подкачке" резонансной.

Тут недавно зашёл я в муз товары  - гитарки пощупал и в одной из них незаметно на задней подструнной подставке подсунул под первую струну зубочистку и ...обломал её , чтобы не видно было, так подсунул,.... чтобы 1-я струна чуть-чуть не касалась металлопорожка. Струну этот металлопорожек "подкачивает" от вибрации деки.
   Показываю продавцу : "Чё й то у тебя с гитарой то : первая струна непрерывно звучит сама  -  замолкать не хочет".

Тут же какой то покупатель не глядя схватился за эту гитару и моментально купил, думая , что это так родилась уже эта гитара.
 Я как обычный приколист тихонько смылся.

[Фёдор Менде]

Нет сомнения в том, что все эти алекспы, херодоты, аиды и прочая компания внимательно следят за тем, что происходит на нашем форуме. Значит мы им совсем не безразличны, как они это говорят. Но об этом поговорим в новой теме, которую я сегодня открою. Показательно то, что все они сюда являются скрытно под видом гостей, а Алекспа даже придумал себе ник дублёр (Скрытых1).
Но сегодня у них праздник в теме http://bolshoyforum.com/forum/index.php?topic=156013.0 они заметили, что в определении добротности я пропустил коэффициент Пи. Но аид, это заметивший, тем самым выдал себя в том, что прочёл и мою монографию "Сверхпроводящие и охлаждаемые резонансные системы", поскольку такой вывод можно сделать только её прочитав. И это положительный факт, читайте, учитесь. Но не заметил аид, что тем самым попал и в ловушку, поскольку теперь я ему задам вопрос, а может ли там стоять коэффициент не Пи, а 2Пи и если да, то какими свойсвами должен обладать детектор (полупроводниковый диод в измерительной волноводной головек, если речь идёт об измерениях в СВЧ диапазоне). Какая у этого детектора должна быть вольтамперная характеристика. Вот и посмотрим, какой профессионал аид. Поэтому, аид, читай дальше монографию, там ответ на этот вопрос имеется.

[Фёдор Менде]

Ну вот и спёкся аид. Не знает, когда в формуле добротности нужно использовать Пи, а когда 2Пи. Не знает он и что такое вольтамперная характеристика диода. Всё, что он пишет, имеется в гугле, вот и все его знания.

[Фёдор Менде]

Ну вот и спёкся аид. Не знает, когда в формуле добротности нужно использовать Пи, а когда 2Пи. Не знает он и что такое вольтамперная характеристика диода. Всё, что он пишет, имеется в гугле, вот и все его знания.

Аид, где же Ваш ответ?
Вот видите, как только шаг в сторону, оРты-начётчики сразу же буксуют, вот что означае рафинировнное академическое образование. Заставить бы такого действующие системы создавать!!!

[комукак]

Аид, где же Ваш ответ?
Вот видите, как только шаг в сторону, оРты-начётчики сразу же буксуют, вот что означае рафинировнное академическое образование. Заставить бы такого действующие системы создавать!!!

Там зубрить заставляют, чтобы меньше думать, т.к. на горьком опыте царизма думающие студенты  -  это угроза государству.
  Собственно и Ленин и Троцкий и Сталин об этом вслух говорили .

Поэтому инерция советского студента - мещанина  так и осталась  в проруби болтаться, а если кто нить  нос  высовывал как с рок-н-роллами  -  щелчок по носу  -  сегодня эта тенденция и плоды этой тенденции так у ортов и осталась.

[Фёдор Менде]

Там зубрить заставляют, чтобы меньше думать, т.к. на горьком опыте царизма думающие студенты  -  это угроза государству.
  Собственно и Ленин и Троцкий и Сталин об этом вслух говорили .

Поэтому инерция советского студента - мещанина  так и осталась  в проруби болтаться, а если кто нить  нос  высовывал как с рок-н-роллами  -  щелчок по носу  -  сегодня эта тенденция и плоды этой тенденции так у ортов и осталась.

И сидели бы в своём оРтовском застойном болоте, так нет же, к рулю тянет.

[комукак]

И сидели бы в своём оРтовском застойном болоте, так нет же, к рулю тянет.

Карьера-с

И никто из них своим куриным умом не понимает, что если представить собственноручно сделанную какую нить  чудо  - игрушку типпо "идёт бычок качается"  -  то карьера (с дипломом естественно) обеспечена сразу со взлётом наверх и со своим штатом и лаборатоией (ну это при СССРе)  -  понять такое им и доси не дано  -  это как же вузы их зомбируют, что кроме того , как лизать  -  иначе карьеры  -  не видать

[Фёдор Менде]

Карьера-с

И никто из них своим куриным умом не понимает, что если представить собственноручно сделанную какую нить  чудо  - игрушку типпо "идёт бычок качается"  -  то карьера (с дипломом естественно) обеспечена сразу со взлётом наверх и со своим штатом и лаборатоией (ну это при СССРе)  -  понять такое им и доси не дано  -  это как же вузы их зомбируют, что кроме того , как лизать  -  иначе карьеры  -  не видать

Да лизать, лизать и ещё раз лизать. А если велят, то и сосать!!!

[комукак]

Да лизать, лизать и ещё раз лизать. А если велят, то и сосать!!!

[Фёдор Менде]

Ну вот и спёкся аид. Не знает, когда в формуле добротности нужно использовать Пи, а когда 2Пи. Не знает он и что такое вольтамперная характеристика диода. Всё, что он пишет, имеется в гугле, вот и все его знания.

Ну и тупари же вы все, если на такой элементарный вопрос не можете ответить. Вот и цена вашему хвалёному академическому образованию!!!

[Игорь Мисюченко]

Если я скажу да, то Вашкевич очень обрадуется и решит, что его голубая мечта о создании вечного двигателя путём использования резонансных системы сбылась. И я действительно положительно отвечу на этот вопрос, но это не означает осуществления мечты Вашкевича.
Начнём с определений. Если каким либо способом в резонансной системе возбудить колебания, например, ударить колокол молотком, то эти колебания будут продолжаться некоторое время, что мы и слышим во время колокольного звона. Ударяя колокол, мы запасаем в нём энергию, которая и расходуется затем, создавая звуковые волны в окружающем пространстве. Но энергия, запасённая в колоколе, расходуется не только на создание звуковых волн, она расходуется и в других его элементах, в подвеске, и в самом металле колокола на внутреннее трение. И чем дольше звучит колокол, тем меньше эти общие потери.
Любая резонансная система, будь то колокол или камертон (такие резонансные системы называются механическими), или электрический колебательный контур, характеризуются параметром, называемым добротность, которая определяется как 2 пи умноженное на отношение энергии, запасённой в резонаторе к энергии потерь за один период. Численно эта величина равна количеству периодов колебаний, которое укладывается в то время, пока амплитуда колебаний в резонансной системе уменьшиться в е=2.73 раз. Но следует отметить, что энергия, запасаемая в резонансной системе, берётся от внешнего источника и сама родиться там не может.
Если добротность равна бесконечности, то это означает, что колебания в резонансной системе никогда не затухнут. Может ли такое случиться на практике. Да может, если мы при помощи внешнего источника будем регулярно пополнять в резонансной системе её собственные потери. Примером этому служат обычные маятниковые часы, где при помощи храповика (вилки Анкера), приводимого в действие от внешней пружины, маятник в такт его колебаний подталкивается  вилкой, восполняя собственные потери маятника.
В электрических системах для этих целей используется усилитель, между входом и выходом которого включается резонансная система в виде колебательного контура, содержащего ёмкость или индуктивность, или же объёмный резонатор, если речь идёт об СВЧ диапазоне. В таком генераторе всегда выполняется баланс фаз и амплитуд. Балансом амплитуд является равенство единице произведения коэффициента передачи усилителя и самой резонансной системы. Баланс фаз указывает на то, что сумма сдвигов фаз в резонансной системе и усилителе на частоте генерации должна быть равна двум пи, умноженным на любое целое число.
Всё это можно прочесть в монографии Менде Ф. Ф. Бондаренко И. Н. Трубицын А. В. Сверхпроводящие и охлаждаемые резонансные системы http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/MENDE_Fedor_Fedorovich/_Mende_F.F..html .

Для меня лично нет никаких сомнений, что стабильный атом (например, водорода в основном состоянии) как раз и является бесконечно добротным резонатором. Заряды, из которых состоит атом, находятся в непрерывном движении. Поскольку атом стабилен, то значит это движение не испытывает никакого сопротивления и никакой диссипации энергии, соответственно. Малейшее же нарушение этого условия (например, возмущение орбиты электрона) немедленно приводит к возникновению условий для дипольного излучения, и, следовательно, к появлению радиационного трения, которое и возвращает электрон на идеальную орбиту, где нет никаких условий для излучения. Следовательно, малые возмущения орбиты атом всегда превратит в излучение. Таков механизм прохождения электромагнитных волн через вещественные среды (когда нет переходов на другие "разрешенные орбиты") = излучение -> малое возмущение электронных орбит -> переизлучение. Именно идеальность атома, как резонатора, и определяет поведение вещественных сред в сравнительно слабых и сравнительно низкочастотных полях. Но в атомах, кроме бесконечной добротности, есть и нелинейности, связанные не только со строением атома, но и со строением самих элементарных частиц, его составляющих. Это опять же весьма похоже на явление сверхпроводимости, и сверхпроводящие резонаторы: всё практически идеально до тех пор, пока напряженность магнитного поля не превысит критическое значение. Тогда сверхпроводимость разрушается и происходят разнообразные нелинейные явления.

[Фёдор Менде]

Для меня лично нет никаких сомнений, что стабильный атом (например, водорода в основном состоянии) как раз и является бесконечно добротным резонатором. Заряды, из которых состоит атом, находятся в непрерывном движении. Поскольку атом стабилен, то значит это движение не испытывает никакого сопротивления и никакой диссипации энергии, соответственно. Малейшее же нарушение этого условия (например, возмущение орбиты электрона) немедленно приводит к возникновению условий для дипольного излучения, и, следовательно, к появлению радиационного трения, которое и возвращает электрон на идеальную орбиту, где нет никаких условий для излучения. Следовательно, малые возмущения орбиты атом всегда превратит в излучение. Таков механизм прохождения электромагнитных волн через вещественные среды (когда нет переходов на другие "разрешенные орбиты") = излучение -> малое возмущение электронных орбит -> переизлучение. Именно идеальность атома, как резонатора, и определяет поведение вещественных сред в сравнительно слабых и сравнительно низкочастотных полях. Но в атомах, кроме бесконечной добротности, есть и нелинейности, связанные не только со строением атома, но и со строением самих элементарных частиц, его составляющих. Это опять же весьма похоже на явление сверхпроводимости, и сверхпроводящие резонаторы: всё практически идеально до тех пор, пока напряженность магнитного поля не превысит критическое значение. Тогда сверхпроводимость разрушается и происходят разнообразные нелинейные явления.

Наши точки зрения на рассматриваемые прцессы очень близки. Но имеются и различия. Представьте себе кольцо из сверхпроводника, по которому движутся заряды. Движутся они без трения и такое движение никогда не затухает. Если бы в атомах сверхпроводника не было внутреннего гистерезисного трения, то такое кольцо приобрело бы форму идеального кольца. Можно ли считать такое его состояние резонансом? Основания для этого нет, поскольку непонятно на какой частоте происходит резонанс. Но если мы попытаемся нарушить состояние такого идеального равновесия, например деформируя кольцо, то начнутся механические колебания с частотой, определяемой механическими свойствами самого кольца, включая и его упругие свойства. И опять же, если исключить внутреннее прение в материале сверхпроводника и его взаимодействие с окружающей средой, то энергия таких колебаний сможет быть израсходована только на дипольное излучение. Но добротность таких колебаний будет очень высока в меру разницы между длиной волны излучаемых волн и размерами кольца. Нечто похожее происходит и при излучении атома, которое Вы правильно описали. Известно, что добротность таких колебаний атома тоже очень высока, т.к. длина излучаемых волн значительно больше, чем размеры атома. Т. е. сопротивление излучения у такой системы очень мало по сравнению с волновым сопротивлением свободного пространства, а значит колебательная система плохо согласована со свободным пространством. С чем связано такое соотношение? Оно и связано с тем, что заряды, участвующие в этом процессе имеют значительную механическую инерцию, определяемую их кинетической индуктивностью в их состоянии.

[Игорь Мисюченко]

Наши точки зрения на рассматриваемые прцессы очень близки. Но имеются и различия. Представьте себе кольцо из сверхпроводника, по которому движутся заряды. Движутся они без трения и такое движение никогда не затухает. Если бы в атомах сверхпроводника не было внутреннего гистерезисного трения, то такое кольцо приобрело бы форму идеального кольца. Можно ли считать такое его состояние резонансом? Основания для этого нет, поскольку непонятно на какой частоте происходит резонанс. Но если мы попытаемся нарушить состояние такого идеального равновесия, например деформируя кольцо, то начнутся механические колебания с частотой, определяемой механическими свойствами самого кольца, включая и его упругие свойства. И опять же, если исключить внутреннее прение в материале сверхпроводника и его взаимодействие с окружающей средой, то энергия таких колебаний сможет быть израсходована только на дипольное излучение. Но добротность таких колебаний будет очень высока в меру разницы между длиной волны излучаемых волн и размерами кольца. Нечто похожее происходит и при излучении атома, которое Вы правильно описали. Известно, что добротность таких колебаний атома тоже очень высока, т.к. длина излучаемых волн значительно больше, чем размеры атома. Т. е. сопротивление излучения у такой системы очень мало по сравнению с волновым сопротивлением свободного пространства, а значит колебательная система плохо согласована со свободным пространством. С чем связано такое соотношение? Оно и связано с тем, что заряды, участвующие в этом процессе имеют значительную механическую инерцию, определяемую их кинетической индуктивностью в их состоянии.

Насчёт кольца тока и неудачности слова "резонанс" в данном случае я с Вами соглашусь. Но я же и подчеркнул, что рассуждения веду для волн, значительно более низкочастотных, чем "резонансные" (при которых атом поглощает с переходом электрона на другую квазистационарную орбиту).  Точно, ангстремный атомный диполь для микронных волн - плохой диполь. Слишком короткий. А поэтому энергию возмущения будет расходовать долго-долго, что и эквивалентно понятию "высокая добротность". В общем, Вы меня порадовали тем, что в области сверхпроводимости очень много явлений, способных дать подсказки о происходящем на атомных уровнях и даже ниже.

[Фёдор Менде]

Насчёт кольца тока и неудачности слова "резонанс" в данном случае я с Вами соглашусь. Но я же и подчеркнул, что рассуждения веду для волн, значительно более низкочастотных, чем "резонансные" (при которых атом поглощает с переходом электрона на другую квазистационарную орбиту).  Точно, ангстремный атомный диполь для микронных волн - плохой диполь. Слишком короткий. А поэтому энергию возмущения будет расходовать долго-долго, что и эквивалентно понятию "высокая добротность". В общем, Вы меня порадовали тем, что в области сверхпроводимости очень много явлений, способных дать подсказки о происходящем на атомных уровнях и даже ниже.

Меня не устраивает и гипотеза о том, что электрон вращается вокруг протона в атоме водорода и может перепрыгивать с орбиты на орбиту (скорее всего отрыв электрона от протона это резонансный процесс раскачки, при котором в конце концов и происходит отрыв электрона от протона). Если бы это было так, то в основном состоянии наблюдался бы магнитный момент, а его нет. Но кольцевые токи в атомах при определённых условиях могут существовать, пример тому атом железа. Но с моей точки зрения это коллективный прцесс, не связанный с вращением электронов вокруг протонов.

[Игорь Мисюченко]

Меня не устраивает и гипотеза о том, что электрон вращается вокруг протона в атоме водорода и может перепрыгивать с орбиты на орбиту (скорее всего отрыв электрона от протона это резонансный процесс раскачки, при котором в конце концов и происходит отрыв электрона от протона). Если бы это было так, то в основном состоянии наблюдался бы магнитный момент, а его нет. Но кольцевые токи в атомах при определённых условиях могут существовать, пример тому атом железа. Но с моей точки зрения это коллективный прцесс, не связанный с вращением электронов вокруг протонов.

Атомарный водород, насколько мне известно, обладает парамагнитными свойствами http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/360.html
А всякий магнетизм есть следствие движения зарядов. Получается, что магнитный момент в атоме водорода есть.
На всякий случай цитирую приведенный источник:
Диамагнетизм - важнейшее свойство материи, обусловленное тем, что под действием магнитного поля электроны в заполненных электронных оболочках (которые можно представить как маленькие проводники) начинают прецессировать, а, как известно, любое движение электрического заряда вызывает магнитное поле, которое по правилу Ленца будет направлено так, чтобы уменьшить воздействие со стороны внешнего поля. Электронную прецессию при этом можно рассматривать как круговые токи. Диамагнетизм свойствен всем веществам, кроме атомарного водорода, потому что у всех веществ имеются спаренные электроны и заполненные электронные оболочки.

Парамагнетизм обусловлен неспаренными электронами, которые называются так потому, что их собственный магнитный момент (спин) ничем не уравновешен (соответственно спины спаренных электронов направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга).

По каким-то причинам, Вам не нравится идея движения орбитального электронов в атоме. Ладно, понимаю. Тогда надо объяснить, почему и каким образом этот самый электрон не "падает" на ядро под действием Кулоновских сил. Идея с круговым движением объясняет сразу несколько вещей: что противостоит Кулону (размер атомов), почему невозмущенный атом не излучает (стабильность атомов), магнитные свойства атомов (опыты типа Штерна-Герлаха и т.п.). Отказ от идеи простого механического движения электронов как раз и привёл официальную физику в параноидальный мир "пси-функций". Допускаю, что есть более физичные идеи, чем квантовомеханическая схоластика. Так расскажите мне, пожалуйста, что это за идеи?