Oscylator anharmoniczny
Z Wikipedii, wolnej encyclopedia
Oscylator anharmoniczny – oscylator, którego okres drgań zależy od jego amplitudy (w przeciwieństwie do oscylatora harmonicznego). W oscylatorze anharmonicznym zależność energii potencjalnej od wychylenia z pozycji równowagi jest opisywana funkcją inną niż kwadratowa.
W mechanice klasycznej przykładami oscylatora anharmonicznego są wahadło fizyczne lub matematyczne, wychylone o duże kąty od położeń równowagi; jedynie dla małych wychyleń wahadła te zachowują się jak oscylatory harmoniczne, tj. ich okresy drgań nie zależą od amplitudy drgań.
W przypadku układów kwantowomechanicznych o oscylatorze anharmonicznym mówi się, gdy do opisu stanu związanego układu kwantowego nie wystarcza model oscylatora harmonicznego. Np. kwantowym oscylatorem anharmonicznym jest drgająca cząsteczka, gdy rozważany zakres jej stanów energetycznych drgań jest duży, aż do energii dysocjacji włącznie. Drgająca z dużą amplitudą cząsteczka nie może drgać harmonicznie, gdyż podczas zbliżania się jąder atomów cząsteczki do siebie na bardzo małe odległości siły wzajemnego odpychania się jąder atomowych gwałtownie rosną; także siły te gwałtownie rosną przy dużej odległości atomów od siebie. Jedynie dla drgań atomów w cząsteczce w pobliżu odległości odpowiadającej minimum energii potencjalnej ich wzajemnych oddziaływań mamy do czynienia z drganiami harmonicznymi.
Do dokładnego opisu oddziaływań międzyatomowych używa się m.in. potencjału Morse’a lub potencjału Lennarda-Jonesa.