Коливальна система має определ ?? енной енергією, за рахунок якої здійснюються коливання. Енергія залежить від амплітуди і частоти коливань.
Коливання поділяються на такі види: вільні або власні, затухаючі, вимушені, автоколебания.
Вільні коливання відбуваються в системі, одноразово виведеної з положення рівноваги і надалі наданій самій собі. При цьому коливання відбуваються з власною частотою (), яка не залежить від їх амплітуди, ᴛ.ᴇ. визначається властивостями самої системи.
В реальних умовах коливання нд ?? егда є затухаючими. ᴛ.ᴇ. згодом відбувається зменшення енергії за рахунок її дисипації і як наслідок зменшується амплітуда коливань. Диссіпація - незворотний перехід частини енергії упорядкованих процесів (''енергіі порядка'') в енергію безладних процесів (''енергію хаоса''). Диссіпація відбувається в будь-який хитається відкритій системі.
Важливо зауважити, що для створення незатухаючих коливань в реальних системах вкрай важливо періодичне зовнішній вплив - періодичне поповнення енергії, що втрачається за рахунок дисипації. Гармонійні коливання, що відбуваються за рахунок зовнішнього періодичного впливу (''винуждающей сіли''), називаються вимушеними. Їх частота збігається з частотою сили, що вимушує (), а амплітуда виявляється залежною від співвідношення між частотою сили і власною частотою системи. Найважливішим ефектом, що здійснюється при вимушених коливаннях, є резонанс - різке зростання амплітуди при наближенні частоти вимушених коливань до власної частоти коливальної системи. Резонансна частота тим ближче до власної, а максимум амплітуди тим більше, чим менше диссипация.
Автоколебания - незгасаючі коливання, що відбуваються за рахунок джерела енергії, вид і робота якого визначається самою колебательной системою. При автоколиваннях основні характеристики - амплітуда, частота - визначаються самою системою. Це відрізняє дані коливання як від вимушених, при яких ці параметри залежать від зовнішнього впливу, так і від власних, при яких зовнішній вплив задає амплітуду коливання. Найпростіша автоколивальна система включає в себе:
коливальну систему (з загасанням),
підсилювач коливань (джерело енергії),
Нелін ?? ейний обмежувач (клапан),
ланка зворотного зв'язку
При автоколиваннях для їх встановлення важлива Нелін ?? ейность, керуюча надходженнями і витратами енергії джерела, і дозволяє встановити коливання определ ?? енной амплітуди. Прикладами автоколивальних систем є: механічної - маятниковий годинник, термодинамічної - тепловий двигун, електромагнітної - ламповий генератор, оптичної - лазер (оптичний квантовий генератор). Схема лазера представлена на рис.4.5. Тут коливальна система - оптично активне середовище, що заповнює оптичний резонатор, є зовнішнє джерело енергії, що забезпечує процес''накачкі'', клапан і зворотний зв'язок - напівпрозоре дзеркало на виході оптичного резонатора, Нелін ?? ейность визначається умовами вимушеного випромінювання.
У вс ?? ех автоколивальних системах зворотний зв'язок регулює включення зовнішнього джерела і надходження в коливальну систему енергії: поки надходження енергії (вклад) вище втрати, відбувається самозбудження (розгойдування), коливання в системі посилюються; коли втрата енергії стає рівною її вступу, клапан закривається. Система коливається в стаціонарному режимі з постійною амплітудою; при зростанні втрати амплітуда зменшується, і знову відкривається клапан, зростає внесок, амплітуда відновлюється, клапан закривається.