[Fr.], v. (-s),
1. (natuurkunde) het verschijnsel dat een systeem in heftige trilling raakt door een aangeboden trilling;
2. die heftige trilling;
3. (chemie), het verschijnsel dat de structuur van een verbinding niet door één valentiestructuurformule kan worden beschreven, maar moet worden voorgesteld als een superpositie van twee of meerdere grensstructuren.
NATUURKUNDE
Resonantie kan alleen optreden bij systemen die een eigen trilling bezitten; de aangeboden frequentie (de resonantiefrequentie) moet nl. vrijwel gelijk zijn aan de eigenfrequentie van het systeem. In dat geval wordt de aangeboden trillingsenergie vrijwel volledig opgenomen (in een mate die afhangt van de koppelingsgraad), hetgeen resulteert in een steeds heftiger trilling, die bij afwezigheid van een begrenzing uit de hand loopt. Een schommel b.v. raakt in steeds sterkere beweging als men op de juiste momenten er kleine duwtjes aan geeft. Tussen systemen met zeer scherp omschreven resonantiefrequentie en volkomen aperiodische systemen bestaan vele overgangsvormen. Resonantie is in de natuur een zeer verbreid verschijnsel. Het begrip resonantie wordt ook uitgebreid tot vele processen waarbij gunstige omstandigheden voor energieoverdracht van het ene systeem naar een ander aanwezig zijn, b.v. resonantie bij kernprocessen.
Mechanica
Wanneer op een systeem dat eigen trillingen kan uitvoeren met een eigen frequentie f0 een uitwendige, periodieke kracht van frequentie ƒ wordt uitgeoefend, zal het systeem een periodieke beweging uitvoeren met diezelfde frequentie f: gedwongen trilling. Deze gedwongen trilling is ongedempt; de uitwendige kracht overwint nl. de dempingskrachten en levert dus de energie om de trilling op gang te houden. Bij geringe demping zal de gedwongen trilling een maximale amplitude hebben (resoneren) wanneer de frequentie/van de uitwendige periodieke kracht vrijwel gelijk is aan de eigen frequentie f0. Het systeem onttrekt dan een aanmerkelijk vermogen aan de uitwendige bron en de amplitude kan zeer hoge waarden gaan aannemen. Stemmen de frequenties niet overeen, dan zijn de amplitude en de energie (die evenredig is met het kwadraat van de amplitude) van de gedwongen trilling veel kleiner.
De resonantiebreedte of halfwaardebreedte is het frequentie-interval Δƒ zodanig dat, bij de grensfrequenties f1 en f2, de energie van de oscillator de helft bedraagt van de energie bij resonantie. De kwaliteitsfactor Q van het systeem is (per definitie): Q = f0/Δf. Bij systemen met grotere demping is de frequentie ƒm waarbij de gedwongen trilling de grootste amplitude heeft, kleiner dan de eigen frequentie, en verschilt hiermee des te meer naarmate de demping groter is. Bij groter wordende demping wordt de resonantie ook minder scherp (resonantiescherpte) hetgeen een kleinere kwaliteitsfactor met zich brengt.
Elektronika
Het begrip resonantie wordt gebezigd, als de frequentiekarakteristiek van een schakeling een duidelijke dip of piek vertoont. Dit uit zich ook door de reactie op een spanningstoot omdat dan een elektrische trilling kan worden waargenomen. Men spreekt dan van resonantiefrequentie(s) van de schakeling. Sommige schakelingen zijn speciaal bedoeld om resonantie te verkrijgen bij bepaalde gewenste frequentie, b.v. een trillingskring. Akoestiek. Een geluidsbron die zelf geluid van een bepaalde toonhoogte kan voortbrengen, gaat meeklinken als zij getroffen wordt door geluid van dezelfde toonhoogte.
De energie daarvoor wordt ontleend aan de opgedrongen akoestische energie. Van versterking in eigenlijke zin kan geen sprake zijn (wet van behoud van energie); wel komt het vaak voor (b.v. bij een klankbodem) dat de resonator zijn trillingsenergie met veel groter rendement aan de omringende lucht kan meedelen dan b.v. een trillende snaar. Bij strijkinstrumenten vooral oefent de resonator tevens een uitgesproken filterwerking uit. De geluidsproduktie in een koperen of houten blaasinstrument berust op resonantie van afgestemde luchtkolommen op de door trillende labia of tongen opgedrongen trillingen (natuurtoon). Ook komen resonanties voor in bouwconstructies die bestaan uit twee door een luchtspouw gescheiden delen. Door geluid met een bij de resonantie behorende frequentie (afhankelijk van massa en spouwbreedte) wordt de constructie gemakkelijk in trilling gebracht; de geluidsisolatie van de constructie vertoont daarom bij de resonantiefrequentie doorgaans een minimum.
Kernfysica
Beschiet men atoomkernen b.v. met protonen, dan bestaat er een zekere kans dat een proton door een atoomkern wordt opgenomen, waardoor een andere atoomkern ontstaat. Het blijkt dat bij zeer bepaalde snelheden van de protonen deze kans aanzienlijk groter is dan bij andere snelheden. Men spreekt van het optreden van resonanties (kernreactie). Men kent ook het verschijnsel, bekend als Mössbauereffect, dat onder bepaalde voorwaarden scherpe resonanties van gammastraling optreden in bepaalde kristallen. Belangrijk voor het nauwkeurig meten van het magnetische moment van atoomkernen is de zgn. magnetische resonantie (kernmagnetische resonantie).
Atoomkernen gedragen zich nl. in sommige opzichten als kleine magnetische tolletjes die, geplaatst in een magneetveld, slechts enkele bepaalde standen ten opzichte van de veldrichting kunnen innemen. In zo’n stand voeren zij om de veldrichting een precessiebeweging uit, analoog met die van een gewone draaiende tol, die immers een precessiebeweging uitvoert ten opzichte van de richting van het zwaartekrachtveld. Brengt men loodrecht op het constante magneetveld een tweede magneetveld aan dat snel wisselt met dezelfde frequentie als die van de precessiebeweging, dan treedt resonantie op. Bij resonantie wordt de overgang vanuit één der mogelijke standen naar een andere bevorderd. Elementaire deeltjes met een levenduur korter dan ca. 10_10s heten resonanties. Deze deeltjes zijn niet meer op directe wijze waar te nemen. Men concludeert tot hun bestaan op grond van de analyse van verstrooiingsexperimenten.
Een voorbeeld is de verstrooiing van π-mesonen aan kerndeeltjes aanwezig in de atoomkernen van een trefplaatje. Om de experimenteel gevonden hoekverdelingen van de reactieprodukten te kunnen verantwoorden moet men het bestaan van resonanties aannemen.
CHEMIE
Resonantie treedt op wanneer de valentie-elektronen in een molecule op twee of meer wijzen kunnen worden gerangschikt. Een molecule bezit slechts één werkelijke elektronenstructuur, maar deze kan soms niet worden weergegeven in een eenduidige valentiebindingsstructuur. Resonantie komt vooral voor in verbindingen met geconjugeerde dubbele bindingen of vrije elektronenparen. De grensstructuren zijn energetisch vrijwel gelijkwaardig en verschillen slechts in de verdeling van de valentie-elektronen. Een voorbeeld uit de anorganische chemie is het lachgas (N2O), waarvan men twee formules kan opstellen, die elk met de octetregel in overeenstemming zijn.
Geen van beide formules beschrijft echter de eigenschappen van het molecule, b.v. het permanente dipoolmoment is veel kleiner dan men op grond van elk van de structuren zou verwachten. Ook de bindingsafstand tussen de atomen wijkt af van de te verwachten bindingsafstanden. De werkelijke structuur blijkt een tussenvorm tussen beide formules te zijn, hetgeen wordt aangegeven door een dubbele pijl tussen beide formules te plaatsen.
Een bekend voorbeeld van resonantie in de organische chemie is benzeen (C6H6). De beide zgn. Kékuléstructuren verschillen in de rangschikking van de dubbele bindingen. De werkelijke structuur ligt tussen die van de beide grensstructuren in, hetgeen o.a. volgt uit quantummechanische berekeningen. De zes C-C-bindingen zijn dan ook gelijkwaardig. Uit berekeningen blijkt de werkelijke structuur energetisch gunstiger te zijn dan een van de grensstructuren. Het verschil in energie-inhoud noemt men resonantie-energie.
