Аберрации электронных линз аберрация света абсолютная температура



страница4/9
Дата18.10.2016
Размер1.76 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9
АКУСТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, см. Импеданс акустический.

АКУСТООПТИКА, изучает вз-ствие эл.-магн. волн со звуковыми в тв. телах и жидкостях. На основе этих явлений в технике создаются разл. приборы. Вз-ствие света со звуком широко используется в оптике, элек­тронике, лазерной технике для управ­ления когерентным световым излу­чением. Акустооптич. устройства (деф­лекторы, сканеры, модуляторы, филь­тры и др.) позволяют управлять ам­плитудой, поляризацией, спектр. сос­тавом светового сигнала и направле­нием распространения светового луча. Акустооптич. приборы отличаются универсальностью, быстродействием, простотой конструкции, кроме того, позволяют вести обработку информа­ции в реальном масштабе времени.

Работа подавляющего большинства акустооптич. устройств основана на явлении дифракции света на ультра­звуке. Поскольку угол отклонения дифрагиров. света определяется длиной звук. волны, им можно управлять, изменяя частоту вводимого звука. Этот принцип управления направле­нием светового луча в пр-ве положен в основу работы акустооптич. деф­лекторов и сканеров, предназначенных для отклонения луча в заданном направлении и для непрерывной раз­вёртки луча. Распределение энергии между основным лучом и дифрагиро­ванным регулируется изменением ин­тенсивности звука. Этот эффект используется в акустических модуляторах, управляющих интенсивностью свето­вых пучков. На периодич. структуре, создаваемой монохроматич. звук. вол­ной, эффективно дифрагирует свет лишь определ. длины волны. Это поз­воляет выделить из спектра падаю­щего оптич. излучения узкий спектр. интервал. С изменением частоты звука меняется в широких пределах и длина волны дифрагиров. света. На этом явлении основывается работа быстро­действующих перестраиваемых акусто-оптич. фильтров светового излучения.

• Ультразвук, М., 1979 (Маленькая энцик­лопедия); Гуляев Ю. В., Прок­лов В. В., Шкердин Г. Н., Дифрак­ция света на звуке в твердых телах, «УФН», 1978, т. 124, в. 1, с. 61; Р е б р и н Ю. К., Управление оптическим лучом в пространст­ве, М., 1977.

В. М. Левин.

АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАК­ЦИЯ, то же, что дифракция света на ультразвуке.

АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, возникновение пост. тока или эдс в проводящей среде (металл, полупроводник) под действием бегу­щей УЗ волны. А. э.— одно из прояв­лений акустоэлектронного взаимодей­ствия. Появление тока связано с пе­редачей импульса (и соотв. энергии) от УЗ волны эл-нам проводимости. Это приводит к направленному движе­нию носителей — электрич. току в направлении распространения звука. А. э. явл. нелинейным эффектом и аналогичен нек-рым другим нелиней­ным увлечения эффектам, напр. аку­стическим течениям. Локальные элек­трич. поля, возникающие в проводя­щей среде под действием УЗ волны, захватывают носители заряда, что приводит к «увлечению» их волной — возникновению акустоэлектрич. тока. При вз-ствии акустич. волн с эл-нами проводимости каждый фонон, вза­имодействующий с эл-ном, передаёт ему импульс h/c ( и с — частота и скорость звука соответственно). При этом эл-н получает дополнит. скорость v=h/cm в направлении распространения звука — масса эл-на) и возникает электрич. ток, плотность к-рого

где е — заряд эл-на, nе— число эл-нов проводимости в ед. объёма. Если учесть, что =e/m — подвижность эл-нов (см. Подвижность носителей тока), — время между столкновениями, а I=hnфc — интенсивность УЗ волны (nф — число фононов в ед. объёма)

и положить, что е=(ne/nф)(1/c) — коэфф.

электронного поглощения в прово­дящей среде, то из (1) получается универсальное соотношение для аку­стоэлектрич. тока (соотношение Вайнрайха):

Jае=еI/c. (2)

В замкнутой цепи, состоящей из кристалла CdS с металлич. электрода­ми, перпендикулярными направле-

16

нию распространения звука, и изме­рит. прибора, будет протекать акустоэлектрич. ток (рис., а). Если же цепь разомкнута, то между электрода­ми возникает акустоэлектрич. раз­ность потенциалов (акустоэдс), на­пряжённость поля к-рой



Eae=Jae/=aI/c, (3)

где электропроводность среды. В кристаллах обычных ПП Ge, Si и в металлах А. э. незначителен. В пьезополупроводниках (напр., CdS, CdSe) сильное акустоэлектрическое вз-ствие приводит к тому, что величина





Схемы измерений: а — акустоэлектрич. то­ка; б — акустоэлектрич. эдс; в — попереч­ного акустоэлектрич. эффекта; 1— кристалл CdS; 2 — металлич. электроды; 3 — звукопроводы; 4 — излучающие преобразова­тели; 5 — приёмные преобразователи.
Eae на 5—6 порядков в них больше, чем при тех же условиях в Ge, и до­стигает неск. В/см при интенсивности звука 1 Вт/см2.

Наряду с продольным А. э. можно наблюдать и поперечный А. э., т. е. возникновение разности потенциалов на электродах кристалла, расположен­ных параллельно направлению рас­пространения звука. А. э. имеет место и для упругих поверхностных волн. Если к кристаллу, в к-ром распростра­няется УЗ волна, приложено внеш­нее постоянное электрич. поле, со­здающее дрейф носителей заряда в на­правлении распространения УЗ, то А. э. существенно зависит от соотноше­ния скорости дрейфа vд и скорости звука с. Так, при vд<c хар-р и знак А. э. тот же, что и при отсутствии дрейфа. При vд>c А. э. меняет знак. Смена знака происходит точно при vд=c. При vд>с в пьезополупроводнике происходит усиление УЗ, а А. э. резко уменьшается.

А. э. применяется для измерения интенсивности УЗ в тв. телах, ча­стотных хар-к УЗ преобразователей, структуры звук. поля, а также для исследования электрич. св-в ПП: изме­рения подвижности носителей, вели­чины акустоэлектронного вз-ствия, отбора кристаллов, предназначенных для усиления УЗ.

• Некоторые вопросы взаимодействия уль­тразвуковых волн с электронами проводи­мости в кристаллах, М., 1965; Б е л я е в Л. М. [и др.], Взаимодействие ультра­звуковых волн с электронами проводимости в сернистом кадмии, «Кристаллография», 1965,. т. 10, в. 2, с. 252; М о р о з о в А. И., Исследование акустоэлектрического эффекта в кристаллах сульфида кадмия, «ФТТ», 1965,


т. 7, № 10, с. 3070; Гуляев Ю. В. [и др.], К теории электронного поглощения и усиле­ния поверхностных звуковых волн в пьезокристаллах, там же, 1970, т. 12, М 9, с. 2595; К м и т а А. М., Медведь А. В., По­перечный акустоэлектрический эффект в сло­истой структуре LiNbO3 — Si, «Письма ЖЭТФ», 1971, т. 14, в. 8, с. 455.

В. Е. Лямов.

АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА, занимает­ся разработкой УЗ устройств для преобразования и аналоговой матем. обработки радиосигналов. Возмож­ность и целесообразность такого ис­пользования упругих волн обусловле­ны их малой скоростью по сравнению со скоростью света и разл. видами вз-ствия ультразвук. и гиперзвук. волн в кристаллах (акустоэлектронным взаимодействием, нелинейными взаимо­действиями акустических волн в тв. телах и др.), а также их малым погло­щением. Акустоэлектронные устрой­ства позволяют производить разл. пре­образования сигналов: во времени (задержку сигналов, изменение их длительности), частотные и фазовые (сдвиг фаз, преобразование частоты и спектра), изменение амплитуды (уси­ление, модуляция), а также более сложные преобразования (интегри­рование, кодирование и декодирова­ние, свёртку и корреляцию сигналов и т. д.). Выполнение таких операций часто необходимо в радиолокации, тех­нике дальней связи, системах автоматич. управления, вычислит. устрой­ствах и др. Акустоэлектронные методы в нек-рых случаях позволяют осуще­ствлять эти преобразования более простым способом, а в нек-рых слу­чаях явл. единственно возможными. В устройствах А. используются УЗ волны ВЧ диапазона и гиперзвук. волны (от 10 МГц до 1,5 ГГц) как объёмные (продольные и сдвиговые), так и поверхностные акустические вол­ны. По физ. принципам можно выде­лить пассивные линейные устройства, в к-рых производится линейное пре­образование сигнала (линии задержки, фильтры и др.), активные линейные устройства (усилителя сигналов) и не­линейные (устройства для генерации, модуляции, перемножения и др. пре­образований сигналов). 9 Ультразвук, М., 1979 (Маленькая энцик­лопедия); Кантор В. М., Монолитные пьезоэлектрические фильтры, М., 1977; К а р и н с к и й С. С., Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах, М., 1975.



В. Е. Лямов.

АКУСТОЭЛЕКТРОННОЕ ВЗАИМО­ДЕЙСТВИЕ (АЭВ), вз-ствие УЗ волн (с частотой ~107—1013 Гц) с эл-нами проводимости в металлах и ПП; обус­ловлено изменением внутрикристаллического поля, при деформации решётки кристалла под действием распростра­няющейся УЗ волны. АЭВ явл. част­ным случаем электрон-фонопного вза­имодействия. При АЭВ происходит обмен энергией и импульсом между УЗ волной и эл-нами проводимости: передача энергии УЗ волны эл-нам проводимости приводит к дополнит. электронному поглощению звука, а передача импульса — к акустоэлектрическому эффекту. Кроме того перераспределение энергии в результате АЭВ выражается в измене­нии теплоёмкости, теплопроводности и электросопротивления кристаллов. АЭВ приводит также к дисперсии УЗ, генерации акустич. гармоник, уси­лению УЗ и др.

В зависимости от типа кристалла различают неск. механизмов АЭВ. Ионное взаимодейст­вие — в ионных кристаллах акустич. волна смещает ионы из положения равновесия, в результате чего возни­кает ионный ток, вызывающий элек­трич. поле, действующее на эл-ны проводимости. Такое вз-ствие наблю­дается в металлах. Потенциал-деформационное взаимо­действие, обусловленное изме­нением зонной структуры (ширины запрещённой зоны) под действием УЗ волны, в результате чего появляются области пониж. и повыш. плотности зарядов, между к-рыми возникает электрич. поле, действующее на эл-н проводимости. Такое вз-ствие наблю­дается в ряде полупроводников (Ge, Si и др.) и полуметаллов (Bi, Sb, As). Пьезоэлектрическое вза­имодействие, возникающее в пъезополупроводниках (CdS, CdSe, ZnS, ZnO, InSb, GaAs и др.) и обусловлен­ное тем, что их деформация сопровож­дается появлением электрич. поля и, наоборот, электрич. поле вызывает деформацию кристалла. Имеют место и др. механизмы АЭВ.

Электрич. поля, возникающие в кристалле, вызывают электронные то­ки, к-рые в свою очередь приводят к появлению новых эл.-магн. полей, уменьшающих силу воздействия аку­стич. волны на эл-ны проводимости, т. е. эти токи экранируют АЭВ. По­этому результирующая сила, дей­ствующая на эл-н, зависит от элек­тропроводности 0 кристалла и часто­ты УЗ. Экранирование — релаксац. процесс, поэтому эффекты, с ним свя­занные, характеризуются отношением частоты УЗ к релаксац. частоте c= / ( — диэлектрич. проницае­мость). При рассмотрении АЭВ сле­дует также учитывать дебаевское эк­ранирование, обусловленное поля­ризацией среды, т. е. разделением зарядов, уменьшающих результирую­щее электрич. поле, к-рое характе­ризуется отношением длины волны УЗ  к дебаевскому радиусу экраниро­вания rд.

В зависимости от соотношения ча­стоты УЗ и частоты столкновений v эл-нов и от соотношения длины волны УЗ и длины свободного пробега эл-нов lе выделяют три характерные области частот для АЭВ: 1) ДВ область (/v<1, lе/<1), где УЗ волна мо­дулирует распределение эл-нов; здесь процессы описываются ур-ниями гидродинамики, поэтому эта область

17
часто наз. гидродинамической; 2) квант. область частот (/v>1, lе/>1), в к-рой АЭВ можно рассматривать как вз-ствие эл-нов и фононов; 3) про­межуточная область частот (/v>1;



le/x<1).

Передача энергии УЗ волны эл-нам проводимости приводит к т. н. элек­тронному поглощению УЗ и разогре­ву электронного газа. Величина элек­тронного поглощения зависит от ме­ханизма АЭВ, частоты УЗ, концен­трации эл-нов и темп-ры кристалла. В металлах и ПП электронное погло­щение изучается при низких темп-рах. Наиболее заметен этот эффект в пьезоэлектриках, где электронное погло­щение достигает неск. десятков дБ/см при комнатных темп-pax на частотах 10—100 МГц.

При комнатных темп-pax в металлах и обычных ПП поглощение УЗ, выз­ванное АЭВ, незначительно по срав­нению с другими видами поглощения, напр. с решёточным (фононным). Од­нако при темп-pax жидкого гелия вклад электронного поглощения за­метно возрастает. При переходе ме­талла в сверхпроводящее состояние электронное поглощение резко умень­шается, т. к. уменьшается вз-ствие эл-нов проводимости с крист. решёт­кой. Магн. поле искривляет траекто­рии эл-нов в металлах, что сказыва­ется на хар-ре АЭВ и приводит к ряду особенностей электронного поглоще­ния УЗ (магнитоакустич. резонанс, квант. осцилляции и т. п.).

В гидродинамич. области частот в пьезополупроводниках при c= на­блюдается максимум электронного по­глощения и сильная дисперсия УЗ, а фазовые скорости меняются от зна­чения с0 в проводящем кристалле до c0(l+K2/2) в диэлектрике (К — коэфф. электромеханич. связи, c0 — скорость УЗ в отсутствии вз-ствия).

При распространении УЗ волны в пьезополупроводнике происходит пе­редача импульса УЗ волны эл-нам проводимости, что приводит к появле­нию т. н. акустоэлектрич. тока (Акустоэлектрический эффект). Если к этому кристаллу приложено, кроме того, внешнее постоянное электрич. поле Е, создающее дрейф эл-нов в направлении распространения УЗ, то АЭВ существенно зависит от соот­ношения скорости дрейфа vд и ско­рости звука с. При скорости дрейфа носителей заряда vд<c (где vд=Е0, — подвижность носителей, Е0 напряжённость поля дрейфа) УЗ волна поглощается электронным газом; при vд>c эл-ны отдают свою кинетич. энергию УЗ волне, и её амплитуда возрастает — происходит усиление УЗ. Коэфф. усиления УЗ достигает неск. десятков дБ. Однако практич. применение этого эффекта ограничи­вается тепловым режимом (перегрев кристалла в непрерывном режиме) и

шумами усилителя УЗ. Использова­ние для усиления УЗ поверхностных акустических волн (ПАВ) позволяет осуществить непрерывный режим уси­ления, предотвратить самовозбужде­ние и уменьшить шумы усилителя. АЭВ приводит к ряду нелинейных акустич. эффектов, к-рые особенно заметны в пьезополупроводниках: к генерации акустич. гармоник и встреч­ному вз-ствию УЗ волн, к-рое позво­ляет осуществлять свёртку, корре­ляцию и обращение во времени УЗ им­пульсов, что находит применение в устройствах акустоэлектроники. АЭВ объясняет эффект акустоэлектрического (фононного) «эха» и акустич. «па­мяти». Неоднородное электрич. поле с частотой (0=0, возникающее при встречном вз-ствии УЗ волн, приво­дит к перераспределению зарядов на примесных центрах, что позволяет записать и запомнить УЗ сигнал. Элек­трич. или УЗ импульс, приложенный к кристаллу, через нек-рое время счи­тывает записанную информацию. По­добные эффекты для ПАВ наблюда­ются в слоистых структурах пьезоэлектрик — ПП и находят применение в акустоэлектронике.

• П у с т о в о й т В. И., Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами решетки, «УФН», 1969, т. 97, в. 2, с. 257; Т р у э л л Р., Э л ь б а у м Ч., Ч и к Б., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972; Г у р е в и ч В.Л., Теория акустических свойств пьезоэлектри­ческих полупроводников, «ФТП», 1968, т. 2, № Н, с. 1557; Г у л я е в Ю. В., К нелиней­ной теории усиления ультразвука в полу­проводниках, «ФТТ», 1970, т. 12, в. 2, с. 415. В. Е. Лямов.

АКЦЕПТОР (от лат. acceptor — при­нимающий), примесный атом в полу­проводнике, к-рый может захватить эл-н из валентной зоны, что эквива­лентно появлению в ней дырки. Напр., для Ge и Si типичные А.— В, Al, Ga. А. может быть также точечный дефект крист. решётки.

АЛГЕБРА ТОКОВ в квантовой теории поля, соотношения, связывающий ком­мутатор двух токов с самими токами. А. т. выступает как проявление киральной симметрии и используется для нахождения связей между ампли­тудами разл. процессов в области низких энергий.

АЛМАЗ (тюрк. алмас, от греч. adamas — несокрушимый), природный и синтетич. кристалл углерода. В при­роде встречается в виде отд. моно­кристаллов или скоплений крист. зё­рен и агрегатов. Различают наиб. чи­стые и совершенные ювелирные А. и техн. А. Точечная группа симметрии m3m, плотн. 3,07—3,56 г/см3. При T>1000°С происходит превращение А. в графит. Атомы С в структуре А. связаны прочной ковалентной связью с четырьмя соседними атомами, рас­положенными в вершинах тетраэдра (рис.). Этим, а также малыми межат. расстояниями (0,154 нм) объясняются св-ва А., в частности его уникальная твёрдость (10 по шкале Мооса) и хим. стойкость (А. растворяется в распла­вах калиевой и натриевой селитры и

Na2CO3 при T==500°С, на воздухе сгорает при Т =8501000°С, в кис­лороде — при T=720—800°С). А. име­ет большую теплопроводность (в 5 раз большую, чем у Си); при комнатной темп-ре диамагнитен, магнитная вос­приимчивость =0,49•10-6 ед. СГС при 18°С.

Цвет и прозрачность А. различны. Большинство кристаллов избирательно поглощают эл.-магн. излучение в ИК области (=8—10 мкм) и УФ обла­сти (=0,3 мкм).



Они наз. А. 1-го типа. А. 2-го типа прозрачны при =0,22—1000 мкм. Различие спектроскопич. св-в обусловлено, по-види­мому, содержанием примесей (гл. обр. N) и тонкими различиями крист. стро­ения. Показатель преломления n= 2,417 для =0,589 мкм, диэлектри­ческая проницаемость =5,7. Нек-рые кристаллы обладают двойным лучепреломлением.

Уд. электрич. сопротивление А. 1-го типа ~1012— 1014 Ом•м (ди­электрик). Нек-рые А. 2-го типа имеют =0,5•10 Ом•м. Они явл. при­месными ПП p-типа (встречаются кри­сталлы А. с ~10-2 Ом•м). А.— ПП, обладают большой шириной запре­щённой зоны и уникальной теплопро­водностью. У нек-рых неполупровод­никовых кристаллов 2-го типа элек­тропроводность резко возрастает при облучении их заряж. ч-ми и -квантами.

Синтетич. А. получают из графита и углеродсодержащих в-в. Получен в сер. 1950-х гг. (США, Швеция, ЮАР), в СССР — в 1960 в нн-те Физи­ки высоких давлений АН СССР. Давле­ние равновесия термодинамического pp между А. и графитом при 0 К равно 108 Па и возрастает с ростом темп-ры Т. При р<рр стабилен графит, при р>рр—А. Однако превращение А. в графит при рр<р происходит с за­метной скоростью только при доста­точно высокой темп-ре. Поэтому при атм. давлении и темп-ре до 1000°С А. «живёт» неограниченно долго (мета-стабильное состояние). Минимальные параметры превращения графита в А.: темп-pa t~1100°С и давление р~4ГПа (см. Давление высокое). Для облегче­ния синтеза используются различ­ные агенты (Fe, Ni и их сплавы), способствующие разрушению или

18

деформации кристаллической ре­шётки графита или снижающие энер­гию, необходимую для её перестрой­ки. После создания необходимого дав­ления смесь нагревают до темп-ры синтеза, а затем охлаждают до ком­натной темп-ры и снимают давление. В эксперим. физике А. применяется для резки и полировки кристаллов, измерения изменений темп-ры, как детекторы яд. излучений (кристалли­ческий счётчик) и др.



• Калашников Я. А., Проблема син­теза алмазов, «Природа», 1980, № 5, с. 34.

АЛЬБЕДО (от позднелат. albedo — белизна), величина, характеризующая способность поверхности к.-л. тела отражать (рассеивать) падающее на неё излучение. Различают истинное, или ламбертово, А., совпадающее с коэфф. диффузного (рассеянного) отражения, и видимое А. Истинное А.— отношение потока, рассеиваемого пло­ским элементом поверхности во всех направлениях, к потоку, падающему на этот элемент. Видимое А.— отношение яркости плоского элемен­та поверхности, освещённого парал­лельным пучком лучей, к яркости абсолютно белой поверхности, рас­положенной нормально к лучам и име­ющей истинное А., равное единице. Истинное А. измеряется альбедометром. Наряду с интегральным А. для всего потока излучения различают также А. монохроматиче­ское и А. в разл. областях спектра (ИК, видимое, УФ). Понятие «А.» ши­роко используют при выполнении светотехн. расчётов; в астрономии при исследовании несамосветящихся не­бесных тел, в нейтронной оптике при рассмотрении взаимодействия пучков медленных нейтронов с веще­ством.

0 Гуревич М. М., Введение в фотомет­рию, Л., 1968.

Л. Н. Капорский.

АЛЬФА-РАСПАД, распад ат. ядер, со­провождающийся испусканием -частицы. При А.- р. заряд ядра Z (в ед. элементарного заряда) уменьша­ется на 2 ед., а массовое число А — на 4 ед., напр.:



22688Ra 22286Rn+42Нe

Энергия, выделяющаяся при А.-р., делится между -частицей и ядром обратно пропорц. их массам. Если конечное ядро образуется в возбуж­дённом состоянии, то энергия -частицы уменьшается на энергию этого возбуждения и, напротив, возрастает, если распадается возбуждённое ядро {т. н. длиннопробежные -частицы, рис.). Тонкая структура спектров -частиц позволяет определить энер­гию возбуждённых состояний ядер. Пе­риод полураспада T1/2 -радиоакт. ядер экспоненциально зависит от энер­гии вылетающих -частиц.

Теория А.-р., основанная на квантовомеханич. описании проникнове­ния ч-цы через потенц. барьер (см. Туннельный эффект), была развита в 1928 амер. физиком Г. Гамовым и независимо от него Г. Герни и Э. Кондоном в Англии. При вылете из ядра -частица должна преодолеть потенциальный барьер. Вероятность А.-р. пропорц. проницаемости барье­ра, к-рая тем больше, чем больше кинетич. энергия -частицы в ядре. Вероятность А.-р. зависит от разме­ров ядра, что используется для опре­деления размеров тяжёлых ядер, а также от вероятности образования -частицы в ядре.



Фотография следов -частиц в камере Виль­сона от распада 212Ро. Справа длиннопробежная -частица.
Известно более 200 -радиоакт. ядер, расположенных в периодич. системе элементов в осн. за Pb. Имеется так­же ок. 20 -радиоакт. нуклидов редкозем. элементов. Времена жизни -радиоакт. ядер колеблются от 3Х10-7 с (для 212Ро) до (2—5) •1015 лет (для 142Се, 144Nd, 174Hf). Энергия -ча­стиц, испускаемых тяжёлыми радио-акт, ядрами, составляет 4—9 МэВ (за исключением длиннопробежных -частиц, вылетающих при А.-р. из возбуждённого состояния), ядрами редкозем. элементов — 2—4,5 МэВ.

• См. при ст. Радиоактивность.

альфа-спектрометр, прибор для измерения энергетич. распределения -частиц, испускаемых радиоакт. яд­рами. Широко применялся на ранних этапах развития яд. физики и иссле­дования радиоактивности. В магн. А.-с. энергия определяется по от­клонению -частиц в магн. поле. В ионизационных камерах энергия -ча­стицы сравнивается с известной энер­гией др. -частиц, напр. -частицы, испускаемой 210Ро с энергией ~5,3 МэВ.

АЛЬФА-ЧАСТИЦА (-частица), ядро 42Не, содержащее 2 протона и 2 нейтро­на. Масса А.-ч. m=4,00273 а. е.м.= 6,644•10-24 г, спин и магн. момент равны 0. Энергия связи 28,11 МэВ (7,03 МэВ на 1 нуклон). Проходя через в-во, А.-ч. тормозятся за счёт ионизации и возбуждения атомов и молекул, а также диссоциации моле­кул. Длина пробега А.-ч. в возду­хе l=av3, где vнач. скорость, а а=9,7•10-28 с3см-2 (для l~3—7 см). Для плотных в-в l~10-3 см (в стекле l=0,004 см).

Мн. фундам. открытия в яд. физике обязаны своим происхождением изу­чению А.-ч. Так, исследование рассея­ния А.-ч. привело к открытию ат. ядра, облучение -частицами лёгких элементов — к открытию яд. реакций и искусств. радиоактивности.

• См. при ст. Радиоактивность.

АЛЬФВЕНОВСКИЕ ВОЛНЫ, попе­речные магнитогидродинамич. волны, распространяющиеся в плазме вдоль силовых линий магн. поля. Названы в честь швед, астрофизика X. Альфвена (Альвен, Н. Alfven), предска­завшего в 1942 их существование. А. в.— это не только эл.-магн. поле, но и ч-цы проводящей среды, то есть А. в. возможны лишь при наличии магн. поля и проводящей среды, ведущей себя как единая жидкость или газ. Последнее условие нару­шается, если частота колебаний срав­нима или превосходит ионную цик­лотронную частоту Hi, т. к. при таких частотах поведение ионов и свободных эл-нов среды становится различным. Т. о., частоты А. в. ог­раничены сверху Hi, и, следователь­но, эти волны явл. НЧ. Скорость А. в. (т. н. альфвеновская скорость) не за­висит от частоты, а определяется лишь напряжённостью магн. поля II и плотностью плазмы : VA=Hl4. По совр. представлениям, А. в. иг­рают значит. роль в космической плаз­ме. См. также ст. Плазма, Магнитная гидродинамика.

АМБИПОЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ, сов­местная диффузия противоположно заряж. ч-ц в направлении падения их концентрации. В отличие от диффузии нейтр. ч-ц в электрически изолиро­ванной плазме ионы и эл-ны не могут диффундировать независимо друг от друга: в этом случае нарушалась бы квазинейтральность плазмы. Уже незначит. отклонение от квазинейтраль­ности вызывает появление сильных электрич. полей, препятствующих дальнейшему разделению зарядов. В результате «отставшие» ч-цы тормозят движение ч-ц, вырвавшихся вперёд. Поэтому если коэффициенты диффузии ч-ц противоположных знаков замет­но отличаются друг от друга, то процесс в целом определяется более медленной диффузией: коэфф. А. д. оказывается больше меньшего из них приблизительно в два раза. Так, напр., в отсутствии магн. поля (или вдоль него) более лёгкие и подвижные эл-ны диффундируют значительно бы­стрее ионов; при этом коэфф. А. д. равен удвоенному коэфф. диффузии ионов. В случае диффузии поперёк магн. поля коэфф. диффузии ионов, наоборот, гораздо больше (из-за боль­шого циклотронного радиуса) и ко­эфф. А. д. равен удвоенному коэфф. диффузии эл-нов.

Однако при диффузии поперёк магн. поля, если плазма электриче­ски не изолирована (напр., плазма находится в цилиндрич. трубе с металлич. заземлёнными заглушками), хар-р диффузии резко меняется: ионы могут диффундировать со свойствен­ной им большой скоростью, а избы­точные эл-ны могут свободно уходить
19

вдоль магн. поля на металлич. за­глушки. Диффузия перестаёт быть А. д.; скорость её определяется боль­шим коэфф. диффузии. А. д. имеет место также в жидкостях (электроли­тах) при наличии градиента концен­трации электролита, в ПП, обладаю­щих свободными носителями зарядов. А. д. явл. одним из процессов, обу­словливающих энергетич. потери в электрич. разрядах в газе, напр. в дуговом разряде.

• Франк-Каменецкий Д. А., Плаз­ма — четвертое состояние вещества, 2 изд., М., 1963; Ораевский В. Н., Плазма на Земле и в космосе, К., 1980.

АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ (от греч. amorphos — бесформенный), твёрдое состояние в-ва, характеризующееся изотропией св-в и отсутствием точки плавления. При повышении темп-ры аморфное в-во размягчается и пере­ходит в жидкое состояние постепенно.



Эти особенности обусловлены отсут­ствием у в-ва в А. с. строгой перио­дичности, присущей кристаллам (рис., а), в расположении атомов, ионов, молекул и их групп на протяже­нии сотен и тысяч периодов. В то же время у в-ва в А. с. существует согла­сованность в расположении соседних ч-ц (т. н. ближний порядок, рис., 6). С увеличением расстояния эта согла­сованность уменьшается и на расстоя­нии порядка неск. постоянных решёт­ки исчезает (см. Дальний и ближний порядок). Ближний порядок характе­рен и для жидкостей, но в жидкости происходит интенсивный обмен мес­тами соседними ч-цами, затрудняю­щийся по мере возрастания вязкости. Поэтому можно тв. тело в А. с. рас­сматривать как переохлаждённую жидкость с очень высоким коэфф. вязкости. Иногда понятие «А. с.» обобщают на жидкость.

При низких темп-pax термодина­мически устойчиво крист. состояние. Однако процесс кристаллизации мо­жет потребовать много времени — молекулы должны успеть «выстро­иться». При низких темп-pax это время бывает очень большим, и крист. сос­тояние практически не реализуется. Поэтому А. с. образуется при быстром охлаждении расплава. Напр., рас­плавляя крист. кварц и затем быстро охлаждая расплав, получают аморф­ное кварцевое стекло (см. Стеклообразное состояние). Однако даже очень быстрого охлаждения часто недоста­точно для того, чтобы помешать об­разованию кристаллов. В результате этого большинство в-в не удаётся получить в А. с. Тем не менее в А. с. получен ряд металлов (см. Металли­ческие стёкла), в т. ч. обладающих магн. упорядоченностью, а также ПП (см. Аморфные полупроводники).

В природе А. с. менее распростране­но, чем кристаллическое. В А. с. могут находиться опал, обсидиан, ян­тарь, смолы, битумы и полимеры. Структура аморфных полимеров ха­рактеризуется ближним порядком в расположении звеньев или сегментов макромолекул, быстро исчезающим по мере их удаления друг от друга. Об электронных процессах в А. с. см. в ст. Неупорядоченные системы.

• Китайгородский А. И., Поря­док и беспорядок в мире атомов, 5 изд., М., 1977; Кобеко П. П., Аморфные вещества, М.— Л., 1952.

АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, аморфные в-ва, обладающие св-вами полупроводников. Различают ковалентные А. п. (Ge и Si, GaAs и др. в аморф­ном состоянии), халькогенидные стёк­ла (напр., As31 Ge30 Se21 Te18), оксидные стёкла (напр., V2O5—P2O5) и диэлектрич. плёнки (SiOx, Аl2O3, Si3N4 и др.). А. п. можно рассматри­вать как сильно легированный ком­пенсированный полупроводник, у к-рого «дно» зоны проводимости и «потолок» валентной зоны флуктуируют, при­чём эти флуктуации порядка ширины запрещённой зоны ξд. Эл-ны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне разбиваются на «капли», распо­ложенные в ямах потенц. рельефа, разделённых высокими барьерами. Электропроводность при низких темп-pax носит прыжковый хар-р (см. Прыжковая проводимость). При бо­лее высоких темп-pax электропровод­ность А. п. обусловлена тепловым за­бросом эл-нов в область делокализов. состояний (см. Неупорядоченные сис­темы). А. п. обладают рядом уникаль­ных св-в, к-рые открывают возмож­ность для их разл. практич. приме­нений. Халькогенидные стёкла бла­годаря прозрачности в ИК области спектра, высокому сопротивлению и фоточувствительности применяются для изготовления электрофотогр. пла­стин передающих телевиз. трубок и записи голограмм (см. Голография). У А. п. ярко выражен эффект электрич. переключения из высокоомного состояния в низкоомное и обрат­но, позволяющий создавать элементы со временем срабатывания 10-10—10-12 с.

• Полтавцев Ю. Г., Структура по­лупроводников в некристаллических состоя­ниях, «УФН», 1976, т. 120, в. 4; Адлер Д., Приборы на аморфных полупроводниках, там же, 1978, т. 125, в. 4; Аморфные полупровод­ники, под ред. М. Бродски, пер. с англ., М., 1982. В. В. Сандомирский.

АМПЕР (А), единица СИ силы электрич. тока. 1) А. равен силе неизменя­ющегося тока, к-рый при прохождении по двум параллельным прямоли­нейным проводникам бесконечной дли­ны и ничтожно малой площади сече­ния, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, выз­вал бы на участке проводника длиной 1 м силу вз-ствия, равную 2•10-7 Н. Названа в честь франц. физика А. Ам­пера (A. Ampere). 1A=3•109 ед. СГСЭ = 0,1 ед. СГСМ. 2) Ед. СИ маг­нитодвижущей силы (старое назв. ампер-виток). 1 А = 0,4 гильберт= 4•3•109 ед. СГСЭ.

АМПЕР НА ВЕБЕР (А/Вб, A/Wb), единица СИ магн. сопротивления; 1 А/Вб равен магн. сопротивлению магн. цепи, в к-рой магн. поток 1 Вб создаётся при магнитодвижущей силе 1 А. 1 А/Вб=10-9 ед. СГСМ.

АМПЕР НА КИЛОГРАММ (А/кг, A/kg), единица СИ мощности экспозиц. дозы фотонного излучения; 1 А/кг равен мощности экспозиц. дозы, при к-рой за 1 с экспозиц. доза возрастает на 1 Кл/кг.

АМПЕР НА МЕТР (А/м, А/m), 1) еди­ница СИ напряжённости магн. поля; 1 А/м равен напряжённости магн. поля в центре длинного соленоида с n витками на каждый метр длины, по к-рым проходит ток силой А/n; 1 А/м=4•10-3 Э1,26•10-2 Э. 2) Ед. СИ намагниченности; 1 А/м равен намаг­ниченности в-ва, при к-рой в-во объ­ёмом 1 м3 имеет магн. момент 1 А•м2; 1 А/м=10-3 дин/(см•Гс).

АМПЕРА ЗАКОН, закон механиче­ского (пондеромоторного) вз-ствия двух токов, текущих в малых отрез­ках проводников, находящихся на нек-ром расстоянии друг от друга. Открыт А. Ампером в 1820.

Сила F12, действующая со стороны первого отрезка проводника l1 на отрезок l2 (рис, 1), равна:

Радиус-вектор между отрезками r12 считается направленным от l1 к l2, а отрезкам приписываются на­правления текущих в них токов I1 и I2; 1— угол между l1 и r12; 2— угол



Рис. 1.


между l2 и перпендикуляром n к плоскости S, содержащей l1 и r12 (направление n совпадает с поступат. движением правого буравчика при вращении его рукоятки в плоскости S от l1 к r12); k — коэфф., зависящий от выбора системы ед. (в Гаусса систе­ме единиц k=1/c2, где с — скорость света в вакууме, в СИ k=0/4, где

20

0=4•10-7 Г/м — магнитная про­ницаемость вакуума).



Сила вз-ствия элементов проводни­ков с токами (элементов тока) не явл. центральной: направление F12 не сов­падает с прямой, соединяющей отрез­ки. Эта сила перпендикулярна l2 и лежит в плоскости S. Направление силы определяется правилом бурав­чика: при вращении рукоятки буравчика от r12 к n поступат. движение буравчика указывает направление F12.



Рис. 2. Взаимодействие параллельных (а) и антипараллельных (б) элементарных то­ков. Все векторы лежат в плоскости рисунка.

Сила F21, c к-рой второй элемент тока действует на первый, выражается ф-лой, аналогичной (1). По абс. ве­личине F12 и F21 равны, но в общем случае произвольно ориентированных l1 и l2 направления F12 и F21 не лежат на одной прямой и не удовлет­воряют принципу равенства действия и противодействия. В частном случае параллельных проводников силы вз-ствия стремятся сблизить проводни­ки, если текущие в них токи парал­лельны (рис. 2, а), и удалить их друг от друга, если токи антипараллель­ны (рис. 2, б).

А. з. наз. также ф-лу, определяю­щую силу F, с к-рой магн. поле, характеризуемое вектором магн. ин­дукции В, действует на элем. отре­зок проводника l, по к-рому течёт ток I:

F=kI/lBsin, (2)

где угол между направлениями l и В. В системе Гаусса k=1/c, в СИ k=1. Ф-ла (2) получается из (1), если в ней выделить часть, не содержащую величин, относящихся ко второму элементу тока, и под В понимать магн. индукцию, создавае­мую первым элементом в точке, где расположен второй элемент тока (см. Био — Савара закон).

В случае пост. тока нельзя изоли­ровать отд. элемент тока, т. к. цепь пост. тока всегда замкнута. Экспери­ментально можно лишь измерить си­ловое действие одного замкнутого то­ка на другой замкнутый ток или силу, испытываемую одним током в магн. поле, создаваемом другим током. Она равна векторной сумме сил, действую­щих на каждый элемент тока со сто­роны магн. поля др. тока (при этом магн. поле есть результирующее поле всех элементов тока). Для сил, испы­тываемых взаимодействующими зам­кнутыми токами, принцип равенства действия и противодействия оказыва­ется справедливым. На основе А. з.

устанавливается эталон ед. силы тока в СИ.

АМПЕРА ТЕОРЕМА, устанавливает, что магн. поле предельно тонкого пло­ского магнита («магн. листка», об­разованного из одинаково ориентиро­ванных элем. магнитиков) тождест­венно полю замкнутого (кругового) линейного тока, текущего по контуру этого магнита (рис. ); сформулирована франц. физиком А. Ампером в 1820.





«Магн. листок»: N и S — северный и южный магн. полюсы элементарных магн. диполей, из к-рых состоит листок; Н — результирую­щее магн. поле диполей; г — круговой ток, создающий поле, эквивалентное полю H.
Согласно А. т., магн. поле Н кругового линейного тока силой г эквивалентно полю магн. листка в том случае, если плотность магн. моментов дипо­лей (элем. магнитиков), образующих листок, численно равна силе тока i (в А). Из А. т. следует, что магн. поля замкнутых пост. токов можно рас­сматривать как поля фиктивных «маг­нитных зарядов» (положительных и отрицательных, попарно образую­щих магн. диполь) и тем самым сво­дить задачу изучения магн. полей постоянных электрич. токов к магни­тостатике.

АМПЕР-ВИТОК (АВ, At), устарев­шая ед. магнитодвижущей силы, оп­ределяемой произведением числа вит­ков обмотки, по к-рой протекает элек­трич. ток, на значение силы тока в амперах (см. Ампер).

АМПЕР-КВАДРАТНЫЙ МЕТР (А•м2, А•m2), единица СИ магн. момента электрич. тока; 1 А•м2 равен магн. моменту электрич. тока силой 1 А, проходящего по плоскому контуру пл. 1 м2; 1 А•м2=1 Н•м/Тл=103 дин•см/Гс.

АМПЕРМЕТР, прибор для измерения силы электрич. тока. В соответствии с верх. пределом измерений различа­ют кило-, милли-, микро- и наноамперметры. А. включается в цепь тока последовательно. Для уменьшения ис­кажающего влияния А. должен обла­дать малым входным сопротивлением. Осн. частью простейших А. явл. электроизмерит. механизм (магнитоэлек­трический, электромагнитный, элек­тродинамический, ферродинамический; см. соответствующие статьи). А. для измерения малых токов представ­ляет собой сочетание измерительного усилителя тока с электроизмерит. ме­ханизмом, воспринимающим выход­ной сигнал усилителя. Для измерения больших токов в А. встраивают шунты или измерит. трансформаторы тока либо используют А. совместно с указанными добавочными устройства­ми (рис.). Широкое распространение получили цифровые А. (см. Цифровой электроизмерительный прибор). Для измерений в цепях перем. тока на ВЧ и СВЧ применяют А., в к-рых перед электроизмерит. механизмом включен преобразователь перем. тока в по­стоянный (см. Выпрямительный элек­троизмерительный прибор, Термоэлек­трический измерительный прибор).




Схема включения амперметра: а — с шун­том (1 — шунт, 2 — нагрузка); б — через трансформатор тока (3).
Совр. А. характеризуются след. данными: верх. предел измерений для, А. с электроизмерит. механизмом (без внеш. добавочных устройств) — от единиц мА до сотен А, для А. с шун­том — до 10 кА, для А. с трансформато­ром тока — до 100 кА и выше, для А. с измерит. усилителем — до 10-15 А. Осн. погрешность А. (в % от верх. предела измерений) — от 0,05 до 2 (для сверхмалых и сверхбольших то­ков 5—10%); диапазон частот — от де­сятых долей Гц до сотен МГц. Техн. требования к А. стандартизованы в ГОСТе 22261—76 и ГОСТе 8711—78.

• Основы электроизмерительной техники, М., 1972; Справочник по электроизмеритель­ным приборам, 2 изд., Л., 1977.



В. П. Кузнецов.

АМПЕР-ЧАС (А•ч, A•h), внесистем­ная ед. кол-ва электричества, равная 3600 Кл. В А.•ч. обычно выражают заряд аккумуляторов.

АМПЛИТУДА ВЕРОЯТНОСТИ в кван­товой механике, то же, что волновая функция. Назв. «А. в.» связано со статистич. интерпретацией волн. ф-ции: вероятность нахождения ч-цы (или физ. системы) в данном состоянии рав­на квадрату абс. значения А. в. этого состояния.

АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ (от лат. amplitude — величина), наибольшее отклонение (от среднего) значения ве­личины, совершающей гармонические колебания, напр. отклонение маятни­ка от положения равновесия, значе­ний силы электрич. тока и напряже­ния в перем. электрич. токе. Другими словами, А. к. определяет размах ко­лебаний. В строго периодич. колеба­ниях А. к.— величина постоянная. Термин «А. к.» часто применяют в более широком смысле — по отноше­нию к величине, колеблющейся по за-

21

кону, б. или м. близкому к периодиче­скому; в этом случае А. к. может из­меняться от периода к периоду.



АМПЛИТУДА ПРОЦЕССА в квантовой теории поля, величина, квадрат модуля к-рой определяет вероятность (или эфф. сечение) данного процесса — уп­ругого или неупругого. Совокупность всех возможных процессов описывает­ся матрицей рассеяния.

АМПЛИТУДА РАССЕЯНИЯ в кван­товой теории столкновений, величина, количественно описывающая столкно­вение микрочастиц. Пучок падающих на мишень ч-ц (с определ. импульсом р) рассеивается; при этом ч-цы могут от­клониться в любом направлении. От­носит. число ч-ц, вылетающих под нек-рым углом  к направлению первонач. пучка, зависит от закона вз-ствия сталкивающихся ч-ц. Волн. ф-ция рассеянных ч-ц может быть пред­ставлена в виде набора расходящихся волн. Амплитуда волны f(, р) для угла  и есть А. р.; квадрат модуля А. р. определяет вероятность (или эфф. сечение) рассеяния ч-цы под углом  (см. Рассеяние микрочастиц). В квант. теории поля вводится более общее понятие амплитуды процесса.



В. П. Павлов.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ, периодич. изменение амплитуды коле­баний (электрич., механич. и др.), происходящее с частотой, намного меньшей, чем частота самих колеба­ний. А. м. применяют для радио- и оптической связи радиолокации, акустич. локации и др. Напр., в радиове­щании звук. колебания преобразуют­ся в электрич. колебания низкой ча­стоты  (модулирующий сигнал), к-рые периодически изменяют (модулируют) амплитуду колебаний вы­сокой частоты  (несущей частоты), генерируемых радиопередатчиком (см. Модуляция колебании).

АНАГЛИФОВ ЦВЕТНЫХ МЕТОД (от греч. anaglyphos — рельефный), метод получения стереоскопического изобра­жения с помощью двух чёрно-белых изображений одного и того же объек­та, окрашиваемых в разные цвета или проецируемых на экран через соответ­ствующие светофильтры. Составляю­щие стереопару изображения фотогра­фируются с нек-рым расстоянием меж­ду оптич. осями объективов (б а з и с с ъ ё м к и) в дополнит. цветах (напр., красном и зелёном) и затем рассматри­ваются наблюдателем через стереоскоп с разл. светофильтрами для левого и правого глаза. Если, напр., изобра­жение, предназнач. для рассматрива­ния правым глазом, окрашено в кра­сный цвет, а левым — в зелёный, то правый светофильтр в стереоскопе должен быть зелёного цвета, а ле­вый — красного. В результате каж­дый глаз будет видеть только «своё» изображение, кажущееся серым. Эти раздельные изображения воспринимаются человеком как одно о б ъ ё м н о е чёрно-белое изображение. А. ц. м. применяется для создания объёмных иллюстраций, объёмных мо­делей местности, стереоскопич. филь­мов.

C. В. Кулагин.

АНАЛИЗАТОР в оптике, прибор или устройство для анализа хар-ра по­ляризации света. Линейные А. служат для обнаружения линейно (плоско) поляризов. света и определения ази­мута его плоскости поляризации, а также для измерения степени поляризации частично поляризов. света. Линейными А. могут служить поляризационные призмы, по­ляроиды, пластинки нек-рых кристал­лов, стопы оптические. А. для света др. поляризаций (эллиптической, кру­говой) обычно состоят из оптич. ком­пенсатора и линейного А. См. также Поляризационные приборы.

АНАМОРФИРОВАНИЕ, преобразо­вание конфигурации изображения объ­екта оптическим или др. способом. А. осуществляют как с помощью спец. оптич. систем, так и наклоном плоско­стей предмета и(или) экрана. Для А. изображений применяют цилиндрич. линзы и оптические зеркала, клино­вые и др. оптич. системы. Отношение линейных увеличений в двух взаимно перпендикулярных направлениях изо­бражения наз. коэфф. А.(анаморфо­зы). Распространено (особенно в ки­нотехнике) А. равномерным сжатием или растяжением изображения в вертик. или горизонт. направлении. При съёмке на обычную киноплёнку со сжатием изображения в горизонт. пло­скости и последующим его растяже­нием при проецировании (дезанаморфированием) получают на экране изоб­ражение, соотношение сторон к-рого достигает 2,35 : 1 при почти квадрат­ном кадре киноплёнки. Эти преобра­зования обычно осуществляются пу­тём применения анаморфотной на­садки. А. изображений наклоном при­меняют при фотопечати (для устране­ния перспективных искажений аэро­снимков), в полиграфии и др.

С. В. Кулагин.

АНАМОРФОТНАЯ НАСАДКА (ана­морфотная приставка) (от греч. anamorphoo — преобразовываю), оп­тич. система, располагаемая перед



Схематич. изображение хода световых лу­чей в анаморфотной насадке: гор — угло­вое поле, или угол зрения (в горизонт. плос­кости), объектива с насадкой; 'гор — угло­вое поле объектива; 1 — линзы анаморфот­ной насадки; 2 — объектив киноаппарата.

объективом обычного киноаппарата для сжатия или растяжения изображе­ния в горизонт. плоскости. А. н. поз­воляет использовать обычную кино­аппаратуру и стандартную киноплён­ку для съёмки и проекции широкоэк­ранных фильмов. Простейшая А. н. состоит из положит. и отрицат. ци­линдрич. линз, образующие к-рых параллельны вертик. оси кадра (рис. ). С такой А. н. при съёмке на обычном кинокадре получается изоб­ражение, сжатое по ширине, а при проекции на экран оно растягивается, в результате чего происходит восста­новление действит. соотношений раз­меров изображения снимаемых сцен.

С. В. Кулагин.

АНАСТИГМАТ (от греч. an- — отри­цат. частица и астигматизм), фо­тографический объектив, практически свободный от всех аберраций оптиче­ских систем (в т. ч. от астигматизма). Создан путём спец. подбора линз. Один из наиб. совершенных типов объ­ектива для науч., техн. и художеств. фотографии и кинематографии.

АНАХРОМАТ (от греч. ana- — при­ставка, означающая здесь усиление, и chroma — цвет), оптич. система, не исправленная в отношении хроматиче­ской аберрации в отличие от ахромата. Наиболее резкое изображение даёт в монохроматическом свете.

АНГСТРЕМ (Å), внесистемная ед. длины; 1 Å=10-10м = 10-8см=0,1 нм. Применяется в оптике, ат. физике; названа в честь швед. физика-спектро­скописта А. Й. Ангстрема (Онгстрём, A. J. Angstrom).

АНИЗОМЕТР МАГНИТНЫЙ, прибор для определения магнитной анизо­тропии (зависимости магн. св-в в-в от направления). Наиболее распространены А. м. для определения ферромагн. анизотропии монокристаллов и текстуров. материалов (см. Текстура магнитная).


Исследуемый образец (диск) в магн. поле Н: J — вектор намагниченности образца; а — угол между направлением магн. поля Н и осью лёгкого намагничивания ОО.
В одном из типов А.м. исследуемый образец помещают в сильное одно­родное магн. поле Н (рис. ). Образец намагничивается по направлению поля лишь в том случае, если поле направ­лено вдоль его оси лёгкого намагничи­вания (ось ОО на рисунке). Во всех остальных случаях вектор намагничен­ности J занимает нек-рое промежуточ­ное положение между направлением Н и осью ОО. Вектор J можно разло­жить на компоненты J и J вдоль и поперёк поля. Компонента J созда-

22
ёт момент вращения M=JН, к-рый стремится повернуть образец и сов­местить направления оси ОО и поля Н. Момент вращения, вызванный дей­ствием магн. поля, компенсируется моментом, создаваемым упругими элементами прибора при повороте об­разца на нек-рый угол , отсчитывае­мый по шкале. Измерения произво­дятся при разл. направлениях поля Н (поворотом магнита плавно меняют угол а от 0 до 180 или 360°), и по их результатам рассчитываются кон­станты анизотропии, т. о. оценивается степень совершенства текстуры. Совр. А. м. позволяют исследовать как мас­сивные образцы, так и ферромагн. плёнки в интервале темп-р от 1300 К до гелиевых (~1 К) и в магн. полях напряжённостью до 4000 кА/м (50 кЭ).



И. М. Пузей.

АНИЗОТРОПИЯ (от греч. anisos — неравный и tropos — направление), за­висимость физ. св-в (механич., оптич., магн., электрич. и т. д.) в-ва от на­правления. Естеств. А.— характерная особенность кристаллов; напр.. пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль оп-





Рис. 1. Сечения координатными плоскостями указат. поверхностей (оси x1 x2, x3) коэфф. растяжения (внутр. поверхность) и коэфф. кручения (внеш. поверхность) кристалла сегнетовой соли.
редел. плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между ч-цами слюды наименьшие). Не анизотроп­ны, т. е. не зависят от направления, лишь немногие св-ва кристаллов, напр. плотность и уд. теплоёмкость. А. физ. св-в кристалла тесно связана с их симметрией и проявляется тем силь­нее, чем ниже симметрия кристаллов.



Рис. 2. Сечения указат. по­верхностей модуля сдвига (а), модуля Юнга (б) и пьезоэлектрич. коэффициента (в) кристалла кварца.
Напр., при распространении света в прозрачных кристаллах (кроме крис­таллов с кубич. решёткой) свет испы­тывает двойное лучепреломление и по­ляризуется различно в разных на­правлениях. При этом в кристаллах с гексагональной, тригональной и те­трагональной структурами (кварц, ру­бин, кальцит) двойное лучепреломле­ние максимально в направлении, пер­пендикулярном к гл. оси симметрии

и отсутствует вдоль этой оси (см. также Кристаллооптика).

А. многих св-в кристалла, напр. коэфф. линейного теплового расшире­ния а, электропроводности, упругих св-в, характеризуют значениями со­ответствующих констант вдоль гл. оси симметрии (индекс ||) и перпен­дикулярно ей ().

Табл. 1. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ НЕКОТОРЫХ КРИСТАЛЛОВ



А. упругих св-в оценивают по гл. значениям модулей упругости (см. табл. 2).

Табл. 2. ГЛАВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ НЕКОТОРЫХ КУБИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ ВДОЛЬ ТРЁХ РЁБЕР КУБА, 1011 дин/см2

Для кристаллов более низкой сим­метрии полное описание упругих св-в требует знания большего числа ком­понент модулей упругости по разным направлениям, напр. для цинка или кадмия — пяти, а для триглицинсульфата или винной кислоты — тринад­цати компонент, разл. по величине и знаку. Об А. магн. св-в см. в ст. Маг­нитная анизотропия.

Математически анизотропные св-ва кристаллов характеризуются векто­рами и тензорами. Напр., коэфф. пироэлектрич. эффекта (см. Пироэлектри­чество) — вектор; электрич. сопротивление, диэлектрич. и магн. прони­цаемости, теплопроводность — тензо­ры 2-го ранга; коэфф. пьезоэлектрич. эффекта (см. Пьезоэлектричество) — тензор 3-го ранга; модули упругости — тензоры 4-го ранга. Графически А. изображают с помощью указатель­ных поверхностей (индикатрис, рис. 1,2).

Причина А. кристаллов — упоря­доченное расположение в них ч-ц.

А. нек-рых жидкостей, особенно жид­ких кристаллов, объясняется асим­метрией и определ. ориентацией мо­лекул.

Поликрист. материалы в целом изо­тропны. А. св-в в них проявляется, если в результате обработки (отжига, прокатки и т. п.) в них создана тек­стура. Так, при прокатке листовой стали зёрна металла ориентируются в направлении прокатки, в результате чего возникает А. (гл. обр. механич. св-в).

А. наблюдается также и в некрист. в-вах, у к-рых существует естеств. (древесина и др.) или искусств. тек­стура. Напр., при закалке стекла мож­но получить А., к-рая влечёт за собой его упрочнение. Искусственная оптич. А. возникает в кристаллах и в изотроп­ных средах под действием электрич, поля (см. Поккельса эффект, Керра эффект), магн. поля (см. Коттона — Мутона эффект), механич. воздей­ствия (см. Фотоупругость).

• Сиротин Ю. И.,Ш а с к о л ь с к а я М. П., Основы кристаллофизики, М., 1975; Н а й Дж., Физические свойства крис­таллов..., пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Шаскольская М. П., Очерки о свой­ствах кристаллов, М., 1978; Современная кристаллография, т. 4, М., 1981. См также лит. при ст. Кристаллооптика.



М. П. Шаскольская.

АНИЗОТРОПИЯ ОПТИЧЕСКАЯ, см. Оптическая анизотропия.

АННИГИЛЯЦИЯ ПАРЫ частица-ан­тичастица, один из видов взаимопре­вращения элем. ч-ц. Термином «анни­гиляция» (от позднелат. annihilatio, букв.— исчезновение, превращение в ничто) первоначально называли эл.-магн. процесс превращения эл-на и его античастицы — позитрона при их столкновении в эл.-магн. излучение (в фотоны, или -кванты). Однако этот термин неудачен, т. к. в процессах А. п. строго выполняются все законы сохранения, в т. ч. материя в этом процессе не уничтожается, а лишь превращается из одной формы в дру­гую.

Возможность А. п., как и само су­ществование античастиц, вытекала из релятив. Дирака уравнения. В 1932 в косм. лучах были обнаружены по­зитроны, а в 1933 — зарегистрирова­ны случаи А. п. электрон-позитрон (е+ е-).

В процессе А. п. е+ и е- при нуле­вом суммарном спине сталкивающих­ся ч-ц (J=0) испускается вследствие закона сохранения зарядовой чётно­сти чётное число -квантов (практи­чески два), а при J=1 — нечётное (практически три; А. п. в один фотон запрещена законом сохранения энер­гии-импульса). Образование большего числа -квантов подавлено вследствие малости константы  (1/137), ха­рактеризующей интенсивность проте­кания эл.-магн. процессов. Если от­носит. скорость е+ и е- невелика, А. п. с большой вероятностью про-

23

исходит через промежуточное связ. состояние е+ е-позитроний.



Столкновение любой ч-цы с её ан­тичастицей может приводить к их ан­нигиляции, причём не только за счёт эл.-магн. вз-ствия. Так, А. п. p и p^ в -мезоны вызывается сильным вз-ствием.

Если при низких энергиях процесс А. п. есть превращение пары частица-античастица в более лёгкие ч-цы, то при высоких энергиях лёгкие ч-цы могут аннигилировать с образовани­ем более тяжёлых ч-ц. При этом полная энергия аннигилирующих ч-ц должна превышать порог рождения тяжёлых ч-ц, равный (в системе центра инер­ции) сумме их энергий покоя.

В экспериментах на установках со встречными пучками е+е- высокой энергии (:1 ГэВ) наблюдаются про­цессы А. п. e++e-++- (1) и е+- адроны (2). В низшем по­рядке теории возмущений квантовой электродинамики процесс (1) описы­вается аннигиляционной Фейнмана ди­аграммой с виртуальным фотоном (*) в промежуточном состоянии (рис., а). Процесс (2) происходит также через виртуальный фотон (рис., б); по совр. представлениям, в этом случае * переходит в пару бы­стрых кварка (q) и антикварка (q^) (рис., в), к-рые впоследствии (испу­ская при вз-ствии с вакуумом пары кварк-антикварк) превращаются в адроны. Образующиеся адроны сохра­няют направление движения первич­ных кварка и антикварка, и в кон. состоянии наблюдаются две адронные струи (см., напр., рис. 3 в ст. Квантовая хромодинамика).

Согласно совр. теории сильного вз-ствия — квант. хромодинамике, с ростом энергии ч-ц возрастает вероятность процесса с ис­пусканием глюона (g; рис., г) высокой энергии и в кон. состоянии должны наблюдаться также трёхструнные со­бытия. Отношение (R) сечений про­цессов электрон-позитронной А. п. (2) и (1) равно сумме квадратов электрич. зарядов: R=Q2 всех образующихся при аннигиляции кварков. Когда энергия пары е+е~ становится больше порога образования ч-ц нового сорта — тяжёлых заряж. лептонов или ч-ц, состоящих из тяжёлых кварков с, b, значение R возрастает на величи­ну, соответствующую вкладу новых фундам. ч-ц.

Аннигиляция эл-нов и позитронов может происходить и через вирту­альный Z0-бозон (см. Промежуточные векторные бозоны) слабого вз-ствия. Интерференция слабого и эл.-магн. вз-ствия вызывает эффекты нарушения пространств чётности в процессах А. п. е+ и е- или пары +-. При (пока не достигнутой) энергии в сис­теме центра инерции электрон-позитронной пары, равной массе (в энергетич. ед.) Z0-бозона, А. п. должна происходить резонансно — с превра­щением в реальный Z0-бозон.

По аналогии с электрон-позитронной аннигиляцией теоретически обсуж­дается возможный процесс А. п. леп­тонов — электронного антинейтрино

и эл-на (v^e+e-v^+- или v^e+e- адроны), вызываемый слабым вз-ствием. В распадах мезонов, в состав к-рых входит с- или b-кварк, процессы А. п. за счёт слабого вз-ствия, напр. cd^sd^, cs^v+, могут увеличивать вероятность распадов «очарованных» частиц и др. В экспериментах по е+е--аннигиляции наблюдается ре­зонансное образование тяжёлых нейтр. мезонов (J/), Y и др.), интерпретиру­емых как связ. состояния соотв. cc^, bb^. В квант. хромодинамике такие ч-цы описываются аналогично пози­тронию, поэтому, напр., cc^-систему называют чармонием. Распады чармония и др. подобных систем более тяжёлых кварков должны происхо­дить за счёт аннигиляции кварка и антикварка (в зависимости от их суммарного спина) в два или три глюона. Процессы рождения пар +-в адронных столкновениях при вы­соких энергиях могут вызываться эл.-магн. аннигиляцией кварка и анти­кварка.

• Фейнман Р., Взаимодействие фотонов с адронами, пер. с англ., М., 1975; Фоломешкин В. Н., Хлопов М. Ю., О возмож­ностях изучения реакций неупругого vee-рассеяния..., «ЯФ», 1973, т. 17, в. 4, с. 810.



М. Ю. Хлопов.

АНОД (от греч. anodos — движение вверх), 1) электрод электронного или ионного прибора, соединяемый с по­ложит. полюсом источника. 2) Поло­жит. электрод источника электрич. тока (гальванич. элемента, аккумуля­тора). 3) Положит. электрод электрич. дуги.

АНОДНОЕ ПАДЕНИЕ напряжения, разность потенциалов между анодом и концом положит. столба тлеющего разряда или дугового разряда. А. п. определяется условиями генерации по­ложит. ионов и диффузии их в поло­жительный столб. Поэтому А. п. за­висит от геометрии разрядного пр-ва и анода, силы тока, состава и давления газа. А. п. может быть как положи­тельным, так и отрицательным. При

малых размерах анода А. п. обычно положительное; при полом аноде и аноде, охватывающем катод, А. п. от­рицательное. Л. А. Сена.

АНОМАЛЬНАЯ ДИСПЕРСИЯ, см. Дисперсия света.

АНСАМБЛЬ СТАТИСТИЧЕСКИЙ, см. Статистический ансамбль.

АНТЕННА (от лат. antenna — мачта, рей), устройство для излучения или приёма радиоволн. А. оптимально пре­образует подводимые к ней эл.-магн. колебания в излучаемые эл.-магн. вол­ны (передающая А.) или, наоборот, преобразует падающие на неё эл.-магн. волны в эл.-магн. колебания, к-рые затем воздействуют на приёмник (при­ёмная А.).

Появление А. относится к кон. 19 в. В 1887 нем. физик Г. Герц, использо­вав дипольную А. (Герца диполь,



Рис. 1. Вибратор Герца.



Рис. 2. Антенна По­пова.

рис. 1), получил эл.-магн. волны с дли­ной волны =0,6—10 м, тем самым подтвердив выводы теории Максвелла (см. Максвелла уравнения, Электроди­намика,). В 1895—96 А. С. Попов и не­зависимо от него итал. инженер Г. Маркони создали А., впервые исполь­зовавшиеся для практич. целей. Ан­тенна Попова, в отличие от симмет­ричного вибратора Герца, была не­симметричной, вторым проводником служила Земля (рис. 2). Первоначаль­но функции передатчика (приёмника), линии передачи и собственно А. были совмещены в одном узле, но в дальней­шем А. выделились в самостоят. уст­ройства.


Каталог: units -> fmf -> department of theoretical physics and teaching physics -> files
files -> Закон тяготения эйнштейна коэффициенты эйнштейна де хааза эф­фект
units -> Учебная дисциплина Б. 11. Новая и новейшая история стран Востока
units -> Виктор Максимович Жирмунский
units -> Производственная и преддипломная практики студентов иениМ направления подготовки 020201. 65 Биология и 020803. 65 Биоэкология в 2011-2012 учебном году
units -> М качественные и количественные методы исследования в психологии Вопросы к экзамену Определение и соотношение понятий «методология»
units -> Направление подготовки
files -> Лабораторная работа т–4 определение удельной теплоты


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал