孤波
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在实验室中造波水槽里水的孤波(Solitary wave)。
孤波(Soliton wave,又称“孤子波”、“孤立子、孤立波”)是非线性科学三大分支之一,应用于物理、数学等诸多领域。
孤子波是一类由于非线性作用引起的横波,它在运动过程中形状保持不变[1]。其初等函数的解析表示最早于1895年获得,并随着量子力学、电子计算机等科学技术的发展逐步受到重视。
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历史 [编辑]
苏格兰科学家、造船工程师罗素( John Scott Russell, 1808–1882)于1834年8月在英国格拉斯哥运河旁骑马时发现了自然界中的孤波——水面上滚动的水柱以每小时8-9英里[2] 的速度向前滚动,持续超过一英里。10年后,他在英国科学促进协会第14届会议上,发表论文《论水波》也称为罗素水波。
数学模型 [编辑]
KdV方程、mKdV方程、非線性薛定谔方程式、sine-Gordon方程[3] 和高次Boer-Kraup 系统[4] 都有孤波解。
分类 [编辑]
孤波有如下几种类型:钟型孤波、反钟形孤波、扭型孤波、反扭型孤波,呼吸子等[5]。
应用 [编辑]
光学 [编辑]
光学中,单一光波束称为孤波。理论上传输稳定,不失真,被实验於光纤通信领域。
光孤立子(光固子),是一種脈衝,當色散被非線性效應抵銷時則此脈衝將傳輸一段距離而不會失真。