Акустические волны могут существовать как в твердой, так в жидкой и газообразной средах, причем в технике широко используются
акустические волны во всех типах материальных сред.
Акустоэлектроника изучает процессы возбуждения, распространения, отражения и приема акустических волн (или волн деформаций) в твердых телах с целью создания на их основе акустоэлектронных устройств (АЭУ) для обработки радиосигналов.
Акустическая волна в твердом теле представляет собой некоторое
возмущение, связанное с деформацией материала. При смещении
атомов из положения равновесия возникают внутренние упругие
силы, стремящиеся вернуть их в исходное положение. Благодаря взаимному влиянию атомов друг на друга смещение одного атома из узла
кристаллической решетки вызывает смещение соседних. Таким образом возникающее возмущение распространяется внутри твердого
тела.
В большинстве материалов возвращающие силы пропорциональны степени деформации при условии, что они незначительны. Материал в этом случае называют упругим, а волны в таком материале –
упругими волнами или акустическими. В идеально упругом теле акустические волны могут распространяться без затухания.
Простейшим типом волны являются плоские волны. Такие волны могут существовать только в бесконечной однородной среде. В
некоторых случаях и для некоторых типов волн бывает допустимо
рассматривать распространение волны в среде ограниченных размеров как в неограниченной (если а>>, где а – минимальный размер
тела).
Существует два типа плоских волн:
– продольные волны, в которых узлы кристаллической решетки
колеблются вдоль направления распространения
– поперечные волны, в которых узлы кристаллической решетки
колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения.
Если среда, в которой распространяется волна, ограничена, то в
такой среде могут распространяться волны, локализованные вблизи
3
поверхности или поверхностные волны. В ограниченном твердом теле
могут распространяться несколько типов поверхностных волн, свойства которых существенно зависят от граничных условий.
Одним из типов поверхностных волн являются рэлеевские волны.
Амплитуда этих волн экспоненциально убывает с глубиной так, что
90% переносимой энергии сосредоточено в слое глубиной ~. Явление распространения поверхностных волн было впервые описано лордом Рэлеем в 1885 году. В настоящее время поверхностные волны
представляют наибольший интерес для практического использования.
На характер колебаний в поверхностной волне оказывают влияние условия на поверхности. Так, если поверхность неметаллизирована, то нормальные компоненты тензора напряжений равны нулю,
а нормальная компонента вектора электрического смещения непрерывна.
В