К линейной теории волн в средах с периодической структурой

Вопросам распространения волн в средах с периодической структурой посвящена обширная литература, как специальная, так и учебная. Специальная литература относится в основном к трем областям знания: физике твердого тела, где рассматриваются модели кристаллических решеток, электронике, где рассматриваются различные типы замедляющих систем, и оптике при рассмотрении многослойных покрытий. Отметим, что в работах по электронике, как правило, приведены верные дисперсионные зависимости для линейных волн, распространяющихся в замедляющих системах. В то же время в работах по физике твердого тела при рассмотрении одномерных дискретных моделей кристаллических решеток, а также в соответствующих разделах учебников по теории колебаний и волн, включая новейшие, указанные дисперсионные зависимости изображены не полностью. В этих работах, как и в более ранних, диапазон волновых чисел ограничивается интервалом $\pm\pi/2$, что может привести к ошибочному заключению о том, что так называемые “акустические” ветви спектра упругих колебаний имеют только нормальную дисперсию, т.е. частота колебаний растет с ростом модуля волнового числа, тогда как “оптические” ветви, наоборот, имеют только аномальную дисперсию, т.е. частота колебаний падает с ростом модуля волнового числа. На самом деле, как будет показано ниже, и в акустическом и в оптическом диапазонах должны существовать ветви как с нормальной, так и с аномальной дисперсией, причем их амплитуды однозначно связаны между собой. Настоящая статья имеет целью обратить внимание широкого круга физиков и преподавателей вузов на этот факт, имеющий важное значение как с принципиальной точки зрения, так и при решении конкретных задач. Ведь по указанным учебникам учатся тысячи студентов университетов.