МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
ВОРОНЕЖСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ І МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ
Курсова робота
Синхронізація як механізм самоорганізації в системі пов'язаних осциляторів
Керівник: доцент
_____Хухрянскій М.Ю.
Виконавець: студентка
3 курсу
Групи мікроелектроніки
_____Машкова А. С.
Воронеж 2006
РЕФЕРАТ
Курсова робота: 23 сторінки, 6 ілюстрацій, 17 формул, 7 джерел.
Ключові слова: синхронізація, самоорганізація, автоколивальних система, осцилятор.
У даній роботі дається пояснення таких понять, як синхронізація, самоорганізація, автоколивальних система. Наводиться класифікація явищ синхронізації, а також розглядається синхронізація в ланцюжку N пов'язаних осциляторів і утворення кластерів в дискретної ланцюжку осциляторів і в безперервній коливальної середовищі.
Зміст
1. Введення. 4
2. Історична довідка. 5
3. Синергетика, самоорганізація, синхронізація. 6
4. Автоколивальних система. 7
5. Характеристики ритму: період і частота. 8
6. Підстроювання ритмів: захоплення фаз і частот. 9
7. Синхронізація: огляд різних випадків. 12
7. 1. Синхронізація зовнішньою силою. 12
7. 2. Ансамблі осциляторів і коливальні середовища .. 12
7. 3. Фазова і повна синхронізація хаотичних осциляторів. 13
8. Ланцюжки осциляторів. 15
8. 1. Синхронізація N пов'язаних осциляторів. 15
8. 2. Приклад: цепочка лазерів. 17
9. Освіта кластерів. 18
9. 1. Кластери в дискретної ланцюжку осциляторів. 18
9. 1. Кластери в безперервній коливальної середовищі. 19
10. Висновок. 22
Література. 23
1. Введення
Синхронізація автоколивань - одне з фундаментальних нелінійних явищ природи. Його можна розглядати як метод самоорганізації взаємодіючих систем. Під синхронізацією зазвичай розуміють встановлення деяких співвідношень між основними характеристиками коливань систем в результаті їх взаємодії. Ефект синхронізації, відкритий Гюйгенсом ще в XVII столітті, привернув до себе особливий інтерес вчених у зв'язку з розвитком науки і техніки. Поступово стало ясно, що різні явища, на перший погляд не мають нічого спільного, підпорядковуються якимось універсальним законам. В даний час детально розроблена теорія синхронізації періодичних автоколивань, розглянуті випадки синхронізації квазіперіодичних коливань і коливань у присутності шумів. Також розрізняють вимушену синхронізацію, тобто синхронізацію автоколивань зовнішнім сигналом, і взаємну синхронізацію, наблюдающуюся при взаємодії двох і більше автоколивальних систем. В обох випадках виявляються одні й ті ж ефекти синхронізації, пов'язані з двома механізмами: захватом власних частот (і, відповідно, фаз) коливань або ж придушенням однієї з власних частот взаємодіючих систем.
2. Історична довідка
Голландський вчений Християн Гюйгенс був, по всій видимості, першим дослідником, хто спостерігав і описав явище синхронізації ще в 17-те столітті. Він відкрив, що двоє маятникових годин, що висять на загальній опорі, синхронізуються, тобто їх коливання ідеально збігаються, а маятники завжди рухаються в протилежних напрямках. У своїх подальших дослідженнях Гюйгенс не тільки привів точний опис, але також дав якісне пояснення ефекту взаємної синхронізації. Він правильно зрозумів, що узгодженість ритмів двох годин була викликана недоступними сприйняттю рухами опори. У сучасній термінології це означає, що годинник синхронізувати в протифазі за рахунок зв'язку через балку.
У середині дев'ятнадцятого сторіччя Джон Вілльям Стретт, він же лорд Релей, не тільки спостерігав взаємну синхронізацію, коли різні, але схожі, органні труби, починають звучати в унісон, але також і ефект гасіння (вимирання) коливань, коли зв'язок призводить до придушення коливань у взаємодіючих системах.
Новий етап у дослідженні синхронізації був пов'язаний з розвитком електро-і радіотехніки. 17 лютого 1920 В. Екклес і Дж. Вінсент подали заявку на британський патент, що підтверджує відкриття ними властивості синхронізації триодного генератора. У своїх експериментах, Екклес і Вінсент зв'язали два генератора зі злегка різними частотами й продемонстрували, що зв'язок змушує системи осцілліровать на загальній частоті.
Синхронізація в живих системах також відома вже декілька століть. Наприклад, велика популяція світлячків може випромінювати спалахи світла синхронно. Безліч досліджень, виконаних математиками, інженерами, фізиками і фахівцями з інших областей, призвели до розуміння того, що, скажімо, узгодженість ...
