Krzywa Lissajous

doświadczenie Lissajous z kamertonami

Krzywa Lissajous (wym. lisaʒu) bądź Bowditcha – w matematyce krzywa parametryczna opisująca drgania harmoniczne, dana wzorem

$x(t) = A\sin(at + \delta),\quad y(t) = B\sin(bt).$

Nazwy pochodzą od nazwisk Nathaniela Bowditcha, który opisał rodzinę tych krzywych w 1899, oraz Jules'a Antoine'a Lissajous, który badał je używając do tego drgających kamertonów z umocowanymi do nich zwierciadełkami. Krzywe te nazywane są też figurami Lissajous.

Rodzaje [edytuj]

Kształt krzywych jest szczególnie uzależniony od współczynnika $\tfrac{a}{b}$ . Dla współczynnika równego 1, krzywa jest elipsą, ze specjalnymi przypadkami okrąg: $A = B, \delta = \tfrac{\pi}{2}$ (zob. pi i radian); oraz odcinek: $\delta = 0$ . Inne wartości współczynnika dają bardziej złożone krzywe, które są zamknięte, tylko gdy $\tfrac{a}{b}$ jest liczbą wymierną.

Występowanie [edytuj]

Jedną z metod uzyskiwania krzywych Lissajous jest podanie na wejścia oscyloskopu, pracującego w trybie XY, dwóch sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach pozostających w stosunku $\tfrac{a}{b}$ . Ciekawy efekt uzyskuje się również, gdy stosunek tych częstotliwości jest minimalnie różny od ilorazu dwóch niskich liczb naturalnych: dzięki płynnej zmianie fazy (parametru $\delta$ ) uzyskuje się iluzję trójwymiarowego obrotu krzywej. W najprostszym przypadku, gdy $a \approx b$ uzyskuje się efekt „obracającej monety”.