高調波発振器とは
調和振動子は、フックの法則に従って動作する物理学のシステムです。 この規則は弾性挙動を記述し、ばねまたは他の弾性物体に加えられる力の量はその変位に比例することを示しています。 力が弾性物体から除去されると、調和振動子システムは元の位置に戻ります。
物理学のコースでは、バネによって壁に取り付けられたブロックの簡単な例をよく使用して、調和振動の概念を説明します。 ブロックがスライドする表面は摩擦がないと想定されます。 システムが動き始めると、方程式ω0 =2πf0に従います。これは、バネ定数（k）の平方根をブロックの質量（m）で除算した値にも等しくなります。
ω0は角速度で、単位はラジアン/秒で、f 0は固有周波数で、単位はヘルツです。 ブロックの周期、つまりモーションの完全な1サイクルを通過するのにかかる時間は、f 0で割ったものに等しくなります 。 ばね定数は、ばねの硬さを示し、各ばねに固有です。 長さごとの力の単位、たとえば、メートルあたりのニュートンがあります。
この単純な例は非減衰調和振動子と呼ばれ、ブロックは摩擦のない表面に沿って移動するため、同じ周波数で永久に移動し続けると理論付けています。 ただし、実際には、このような状況は発生しません。 摩擦のある実際のシステムは減衰システムと呼ばれ、ブロックの動きが遅くなり、バネの変位が短くなり、システムが最終的に停止します。
高調波発振器システムは、過剰減衰、不足減衰、または臨界減衰があります。 微分方程式は減衰システムの運動を記述するので、それらの解は非常に複雑になる可能性があります。 ただし、各タイプの減衰システムには独自の種類の動きがあり、簡単に認識できます。
過減衰システムでは、ブロックは振動しません。 力が加えられ、スプリングの動きが止まった後、ゆっくりと元の位置に戻ります。 弱減衰システムでは、ブロックがかなり振動することがあり、システムが静止するまで連続振動するたびにバネの伸びが短くなります。 限界減衰システムは過減衰システムとほぼ同じように動作しますが、できるだけ早く元の位置に戻るように最適に設計されています。
量子調和振動子は、2つの分子がどのように相互作用するかを記述します。 彼らは春のミサに似た方法で前後に振動します。 バネ定数の代わりに、量子調和振動子の方程式は結合力定数を使用します。結合力定数は、2つの分子間の結合の強さを表します。 角速度と周波数の関係は同じです。