Осцилятор (від латів.(латинський) oscillo — гойдаюся), фізична система, що здійснює коливання. Терміном «Про.» користуються для будь-якої системи, якщо величини, що описують її, періодично міняються з часом.
Класичний О. — механічна система, що здійснює вагання біля положення стійкої рівноваги.
В положенні рівноваги потенційна енергія U системи має мінімум. Якщо відхилення х від цього положення малі, то в розкладанні U ( x ) по мірах х можна рахувати U ( x ) = kx 2 /2 ( до — постійний коефіцієнт); при цьому квазіпружна сила F = . Такі О. називаються гармонійними, їх рух описується лінійним рівнянням, вирішення якого має вигляд х = A sin (w t + j), де m — маса О., — частота, А — амплітуда коливань, j — початкова фаза, t — час. Повна енергія гармонійного О. Е = m w 2 А 2 /2 — це сума періодично змінних в протифазі кінетичною Т і потенційною U енергій; Е = Т + U не залежить від часу. Коли відхилення х не можна вважати малим, в розкладанні U ( x ) необхідний облік членів вищого порядку — рівняння руху стає нелінійним, а О. називається ангармонічним.
Поняття О. застосовується також до немеханічних коливальних систем в електромагнетизмі, акустиці, теорії тяжіння і т.д. Найчастіше електричний, що зустрічається, О. — коливальний контур, що містить індуктивність і ємкість. Коливання напряженностей електричних і магнітного полів в плоскій електромагнітній хвилі також можна описувати за допомогою поняття О.
Квантовий О. В квантовій механіці завдання про лінійний (з однією мірою свободи) гармонійний О. вирішується за допомогою Шредінгера рівняння, в якому потенційна енергія вважається рівною U = kx 2 /2. При цьому виявляється, що рішення існує лише для дискретного набору значень енергії
, n = 0, 1, 2 ., де — Планка постійна . Важливою особливістю енергетичного спектру О. є те, що рівні енергії E n розташовані на рівних відстанях. Т. до. відбору правила вирішують в даному випадку переходи лише між сусідніми рівнями, то, хоча квантовий О. має набір власних частот w n = E n /, випромінювання його відбувається на одній частоті w, співпадаючою з класичною: . На відміну від класичного О., найменше можливе значення енергії (при n = 0) квантового О. дорівнює не нулю, а w /2 (нульова енергія ).
Поняття О. грає важливу роль в теорії твердого тіла, в теорії електромагнітного випромінювання, в теорії коливальних спектрів молекул.
Літ.: Ландау Л. Д., Лівшиц Е. М., Механіка. Електродинаміка, М., 1969 (Короткий курс теоретичної фізики, кн. 1), гл.(глав) 5; їх же, Теорія поля, 5 видавництво, М., 1967 (Теоретична фізика, т. 2); їх же, Квантова механіка, М., 1963 (Теоретична фізика, т. 3); Леонтович М. А., Статистична фізика, М. — Л., 1944.
