Автор: Гришко Е.Е., Донецкий национальный технический университет
Научный руководиитель: ст. преподаватель Власенко А.Ю.
Источник: Доклад на межвузовской студенческой конференции «Физические основы технической цивилизации – 2012» – Донецк, ДонНТУ – 2012
Одно из важнейших мест в защите информации занимает защита от утечки по акустическим каналам, поэтому исследование свойств акустических волн является актуальным. Наиболее наглядно свойства звуковых волн можно рассмотреть на примере волн, образующихся на поверхности воды, используя волновую кювету, стеклянное дно которой позволяет проектировать изображение волн на экран.
В работе использована установка, позволяющая получать колебания от одного или двух когерентных источников. Генератор колебаний возбуждает на поверхности воды, налитой тонким слоем в кювету, волны различной частоты (значение регулируется в пределах от 30 до 100 Гц). Расположенный над кюветой источник света проецирует полученную картину распространения волн на белую поверхность, находящуюся под кюветой. Применение стробоскопа позволяло наблюдать неподвижную волновую картину. На полученных изображениях четко видны области максимумы и минимумы волны. Максимумы (гребни) представлены белыми полосами за счет того, что возбуждения на поверхности воды в данных зонах образуют выпуклую (собирающую) линзу. Минимумы (впадины) на изображении видны как черные полосы, так как поверхность воды в данных зонах представляет собой вогнутую (рассеивающую) линзу.
Поместив на пути волны препятствие произвольной формы, можно наблюдать явление отражения, а также огибания волной данного препятствия.
Рис.1 Явления отражения и дифракции
Изменяя форму и размеры сторон волновой кюветы, используя ис-кривленные барьеры или комбинации из двух и более прямых барьеров, были смоделированы явления отражения, интерференции и дифракции звуковых волн в помещении, что позволяет проверять сложные случаи отражения и преломления и управлять реверберационными свойствами комнат за счет размеров отдельных блоков.
Рис.2 Размещение в центре кюветы препятствия с отверстием, соизмеримым с длиной волны
Также были изучены особенности распространения волн от двух когерентных источников цилиндрической формы.
Рис.3 Распространение волн от двух источников
Во всех практических интерференционных схемах большое значение имеют размеры источника света. Если размеры источника значительно меньше длины световой волны то, конечно, всегда получается резкая интерференционная картина, ибо оптическая разность пути до какой-либо точки интерференционного поля для всего источника будет одна и та же.
Однако на практике размеры источников света обычно значительно превосходят длину световой волны. Каждая точка источника создает свою интерференционную картину. Результирующая картина получается наложением картин всех элементов протяженного источника, излучение которых считаем некогерентными между собой. Эти картины не совпадают друг с другом так, что результирующая картина окажется более или менее размытой и при значительной ширине источника перестанет наблюдаться.
Использование ровной и неровной отражающей поверхностей позволило получить интерферограммы отражения плоских волн и исследовать влияние неровностей поверхности на характер отраженных сигналов. На более высоких частотах, когда размер неровностей достаточно велик по отношению к длине волны, энергия после отражения теряется намного быстрее.