低频条件下的法拉第斑图选择问题研究

在一定条件下,受到竖直方向周期性驱动力作用的液体自由表面会产生特定的驻波图样,即法拉第斑图.本实验以圆柱形容器中的黄原胶溶液为研究对象,利用模态激振器驱动容器所在的平台,并通过高速摄像机捕获法拉第斑图图样,探究了低频条件下的斑图选择问题.实验结果显示,在一定的参数条件下,在斑图出现的临界点附近有一弱非线性区,这一区域内许多实验现象都可以利用线性振动的理论近似解释.此时形成的斑图往往仅分布于容器的一条直径上,随着驱动力频率的增大,所形成的波腹数目增加,斑图稳定性交替变化.理论分析表明,这一现象是表面驻波色散关系和容器边界条件共同作用的结果.