oscilator (njem. Oszillator, franc. oscillateur, prema lat. oscillare: njihati se).
1. U fizici, fizikalni sustav koji titra mijenjajući jednu ili više fizikalnih veličina. Frekvencija titranja oscilatora ovisi o frekvenciji vanjske periodične sile ili, ako ne djeluje vanjska periodična sila, o svojstvima oscilatora, a ne ovisi o vrijednosti amplitude kojom oscilator titra. U mehaničkom oscilatoru (npr. njihalu) energija u idealnom slučaju beskonačno puta prelazi iz kinetičke u potencijalnu i obratno, dok se u stvarnosti ukupna energija djelomično gubi na trenja i otpore pa se titranje prigušuje, tj. amplitude titranja smanjuju se. Atomi i molekule, na temperaturama višima od apsolutne nule, također su oscilatori.
Harmonički oscilator mehanički je sklop materijalne točke mase m i opruge konstante elastičnosti k ili neki drugi mehanički sustav koji se takvim fizikalnim modelom može prikazati (npr. matematičko njihalo, tijelo koje kruži po kružnici). Takav sklop harmonički titra, pri čem je ubrzanje a mase m razmjerno i suprotno usmjereno pomaku x (udaljenosti od ravnotežnoga položaja), dakle: a = –ω²x. Gibanje čestice određeno je diferencijalnom jednadžbom d²x/dt² + ω²x = 0, rješenje koje daje pomak x = A cos (ωt + φ), gdje je A amplituda (najveći otklon čestice od početnoga položaja), ω = √ k/m kružna frekvencija oscilatora, a φ je fazni pomak, koji ovisi o mjestu početka gibanja. Frekvencija osciliranja jest ν = ω/2π, a period oscilacija T = 1/ν = 2π/ω. Energija je harmoničkog oscilatora konstantna, pri čem kinetička energija Ek = mv²/2 postupno prelazi u potencijalnu Ep = kx²/2 i obratno.
Kvantni harmonički oscilator je kvantnomehanička čestica (atomska jezgra, atom ili molekula) kojoj je potencijalna energija razmjerna masi, kvadratu kružne frekvencije i kvadratu udaljenosti od ravnotežnoga položaja: Ep (x) = (1/2) mω²x². Rješavanjem pripadne Schrödingerove jednadžbe dobiva se niz svojstvenih stanja s jednako razmaknutim (ekvidistantnim) energijama En = hν (n + 1/2), gdje je n cijeli broj, a pri prijelazima između susjednih stanja emitira se ili apsorbira kvant energije E = hν.
Kako bi se teorija zračenja crnoga tijela slagala s eksperimentalnim rezultatima, Max Planck je 1900. pretpostavio da atomski ili molekularni oscilator prima i daje energiju u diskretnim iznosima, koje je nazvao kvanti energije. Energija koju nosi kvant nije za sve oscilatore jednaka, već je razmjerna frekvenciji emitiranoga zračenja: E = hν, gdje je E energija, h Planckova konstanta, ν frekvencija.
Kvantni elektromagnetski oscilator oscilira u diskretnim, kvantiziranim energijama i frekvencijama. Element je supravodljivih strujnih krugova i temeljni element supravodljivih kubita.
2. U elektrotehnici, elektronički sklop za stvaranje i podržavanje električnoga titranja stalne amplitude. U njem se energija neprestano izmjenjuje između električnoga polja električnoga kondenzatora i magnetskoga polja električne zavojnice, a gubitci energije zbog zagrijavanja i elektromagnetskoga zračenja nadoknađuju se s pomoću aktivnih komponenti (npr. tranzistor, tunelska dioda) napajanih iz vanjskoga izvora električne struje. Različite vrste električnih oscilatora grade se za pojedine frekvencije, od najnižih (dijelovi herca) do najviših (do 30 GHz i više). U sklopovima oscilatora primjenjuju se pojačala s pozitivnom povratnom vezom ili pak elementi s negativnim dinamičkim otporom.
Razlikuju se oscilatori sinusnih i nesinusnih (relaksacijskih) titraja. Za stvaranje sinusnih titraja rabe se: (1) sprege s titrajnim krugom i pozitivnom povratnom vezom, od kojih su najpoznatiji Hartleyev i Colpittsov spoj; (2) sprege s mrežom povratne veze kao npr. mreža s faznim zakretom ili Wienov most; (3) posebne elektronske cijevi koje služe kao oscilatori za najviše frekvencije, npr. magnetron, klistron ili pak sklopovi koji rabe element s negativnim otporom (različite diode). Za stvaranje nesinusnih titraja rabe se različiti generatori impulsa, npr. multivibratori.
Stabilna frekvencija električnih oscilatora postiže se stabilizacijom napona, temperaturnom kompenzacijom, primjenom kristala u sklopu oscilatora i smještanjem oscilatora u termostat. Sami sklopovi oscilatora rijetko služe kao izvori snage, već se radi bolje stabilnosti primjenjuju samo za upravljanje pojačala koje daje snagu. Električni oscilatori primjenjuju se u različitim mjernim generatorima, u radijskim, televizijskim i radarskim prijamnicima i odašiljačima, u svim vrstama komunikacijskih uređaja (npr. mobiteli), u računalima i dr. (→ električni rezonator; osciloskop)
