Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 124
Текст из файла (страница 124)
н зависимости от темп-ры или магнитного поля или жв в зависимости от наличия примесей и дефектов. Точность абсолютыых измерений на лучшей аппаратура соСтаВЛНЕт ОКОЛО 10 3 Э>го, тОГда КаК таЧ- ность относительных измерений достигает величины порндка 10 ' е>5. Ивмерения С.
з. используют для определения многих свойств вещества, таких, как величина отыошеыия тепло- емкостей для газов, сжимаемости газов и жидкостей, модулей упругости твердых тел, дебаевской темп-ры и др. (см. Молекулярная акустика). Иамереыие малых изменений С. э. нвляетсн чувствительным метадон опреде- СОБСТВБННАН ЧАСТОТА гения наличия примесей в газах и жидкостях. В твердых телах измерения С. з. и ее зависимости от разных факторов позволяют исследовать строение вещества: ванную структуру понуправодыиков, строение поверхностей Ферми н металлах и пр. Ряд контролька-измерительных примекекад ультра«вука н технике основан иа изыереыинх С. з. Лит. Ландау Л.
Д., Лиф»лик Б. М„механика сплашкык сред, 2 изд., М., 1953; Б е р г и а н Л., ультразвук и его прйменение в науке и течйике, пер, с неи., 2 изД„М., 1957; Михайлов Н. Г., Соловьев В.А., Сырников то П., Основы калекуларйой акустики, М., 1964; Труалл Р., пи»баум Ч., Чйк Б., Ультразвуковые методы в фи»ике твердого тела, пер. с англ., М., 1М2; Н с а к а в и ч М. А., Общая акустика, М., 1973; Физическая акустика, пад ред. У. М»вана, пер.
а англ., т. 1, ч. А М., 1966, гл. 4; т. 4, ч. Б, 1970, гл 7; Таблицы длн расчета скорости звука н морской ваде, м, 1965; к ал е е н и к а в А. Б., Ультразвуковые иэнерения, М., 1970. А. Л. Пеллка«а. СОБСТВЕННАЯ ЧАСТОТА (н о рмальнан частота) — частота собственнога колебания данной колебатеяьной системы (сы. Нормальные кол«бачил). СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ— то же, что нормальные колебании. СОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ вЂ” то же, что »«уколю чике«чепчик.
СПЕКТР колебаний — совокупность простых гармонич. колебаний, на к-рые может бьжь разложено данное сложное колебательное движение. Математически такое движение может быть представлено в виде периодич., но негармоннч. ф-цни Д1) с частотой кь Эту ф-цню можно разложить н С., т. е. представить ы виде ряда гармоыич. ф-ций (ряд Фурье): 1(1) = ХСпсоз пю1 с частотами па», кратными основноы частоте (где ф— аыплитуды гармоннч. ф-ций, 1 — время, п — номер гармоыикн). «(ем сильнее разлагаемое колебаыие отличается от гармонического, тем богаче его С., тем больше составляющих обертонов содержится н разложении н тем белья«е амплитуды этих обертонов. В общем случае С. периодвч. колебания содержит бесконечный ряд гармонич. обертонов, амплитуды к-рых убынают с увеличением номера обертона, и притом довольно быстро, так что практически приходится принимать во внимание наличие только нек-рого конечного числа обертоыов.
Понятие «С.» обобщают и на случай недериодич. процессов, ограниченных во времени (напр., импулжае акустических). В этоы случае получится сплошной спектр, т. е. непрерывыое множество гармоннч. составляющих(интегралФурье). Для случайыых процессов вводят понятие эыергетпч. спектра, дающего среднюю энергию или иитенснвыость, приходящуюся на заданный частотный интервал и относимую к средней частоте в атом интервале. С, звука выражает его частотный (спектральный) состав и получается в результате анализа звука.
С. внука А Рне. 1. Спектр пря- 0 6 »»оугалънато иыпульса 0,6 продолжи 7 4 тельиостью Т. l 21 31 41 представлнют обычно на координатной плоскости, где по осн абсцисс отложена частота П а по оси ординат— амплитуда А или интенсивность 1 гармонпч. составляющей звука с данной частотоп.
Чистые тона, звуки с пернодич, формой волны, а также звуки, получеыные при сложении нескольких периодич. волы, обладают линейчатыми спектрами. Акустич. шумы, 7/гт, А гПзй61, 10 30 100 чга 1 3 Рис. 2. Спектр акустической кавитапии» 1 — частота еаебук«денна ультра»вука- вага преабратавателя. одшючыые импульсы, затухающие звуки иые«от сплошной спектр (рис. СБ Частотные компоненты спектра акустического импульса прямоугольной формы с заполнением несущей частотой 1« сосредоточеыы в основном вблизи атой частоты н полосе шириной 7(Т, где Т вЂ” длительность импульса.
У иипульсоз с огибающей гауссовой спин (вколокольнойг) формы эта полоса уже и равна 1г'Т. В шумовом спектре акустич. кавитации выделяются компоненты, отвечающие основной частоте возбуждающего кавнтацпю звука и его субгармоннке (рис. 2). СПЕКТРОСПОПИЯ у л ь т р а з е ук о в а я — раздел экспериментальной акустики, в к-ром изучаются частотные аависимости параметроэ распространения УЗ (коэфф. затухания и скорости распростраыения) с целью определения структуры или свойств вещества. Широкое распространение получили методы С., основанные на изучении затухания и, з частности, яогввгцгния звука.
Для большиыства жидкостей и газов характерна квадратичная зависимость козфф. поглощения звука от частоты. Отклонение от этого закона, иак правило, связано с наличием релаксацнонных процоссов (см. Релаксация), возникНовение к-рых обусловлено переходом анергии с одной степени свободы на другую. В гетерогенных средах, а также в поликристаллич. твердых телах с размерами структурных ыеоднородностей порядка длины волны определягощим механизмом затухания УЗ-вых колебаний при их распространении является расгвянив звука.
Частотная зависимость затухания в этом случае имеет сложный характер, и козфф. аатухания может быть пропорционален различной степени частоты (а вависимости от соотношения разиероз неоднородностей н длины волны), вплоть до четвертой. Наличие релаксационных процессов в исследуемом веществе приводит к появлению дисперсии скорости звука, т. е.
к изменению скорости УЗ от частоты. Однако если затухание в релакснрующнх средах могкет изменяться на несколько порядков, то изменение скорости составляет всего несколько процентов. Методами УЗ-вой С. пользуются в молекулярной акустике при исследовании газов н жидкостей. Анализ частотных зависимостей параметров распространения УЗ в твердых телах позволяет определить экстремальные диаметры Ферми-поверхностей и эффективные массы электронов, выявить несовергпенства кристаллнч, решеток, дислокации, домены, крнсталлиты и т.
и. (слг. Аку- гтичггкий парамагнитный резонанс, Акустический ядерный магнитный рггонанг, Взаимодействие ультразвука с электронами проводимости, Диглоквционног иоглошгниг, Спигг-йонвггггвг вэаимвдгйствиг и т. п.). Дополнительная информация о структуре исследуемого вегцества может быть получена в спектроскопич. исследованиях при изменении внешних условия: темп-ры, давления, напряженностей злектрич. и магнитных полей, освещенности, интенсивности'проникаюпгнх излучений и т. и. В таких исследованиях, как правило, измеряются ые абсолютные значения измеряемых параметров, а их прирапгеыия, величина к-рых в ряде саучаев может быть весьма небольшой.
Именно поэтому требования к точности и разрепгающей способности аппаратуры для спектроскопнч.исследований оказываются достаточно высокиии. Напр., разрешающая способность аппаратуры для измереыия приращения скорости в биологич. средах должна быть но хуже 10 '— 10 ' при точности абсолютыых изиерений скорости УЗ не хуже 10-'— 10 '.
Точность измерений абсолютного значения козфф. затухания УЗ должна быть не менее 2 — 5вгг при точности относительных измерений 0,2 — 0,5гйг. Реалнзация такой высокоп точыости измерительной аппаратуры в широком диапазоне частот требует учета и тщательного анализа воамоягных источников погрешностей, как инструмеытальных, так и методических. Снижеыие инструмеытальных погрешностей достигается совершенствованием электронной аппаратуры и механич. узлов приборов, тогда как снижение методич. погрешностей требует тщательного согласования импедансов пьезоэлектрич. преобразователей иамерительной камеры с входным н пыходным импедансами электронной схемы.
Особое внимаыие должно быть уделено учету систематич. погрешностей, вочнгикновение к-рых обусловлено дифракциоыыым и волноводными эффектами в изыерительной камере. чигяв гризкчесная актстнна, поа ргх. У. Магона, пер. с англ., т. 2, ч. А, М., 1966, гл. 4, 6, ч. Б, 1969, гл. 1 — 3; т. 4, ч. А, 1969, гл. 4, ч.
Б,!919 гл. 4, Б. БГ. шигалев, Л. С. Химини СПИН вЂ” собственный момент количества движения микрочастицы, не свяэаыный с ее перемещением как це- СПННОВЪ|Е ВОЛНЫ лого. По абсолютной величине С. равен А )ггг(я+ 1), где Л =- Ы2п, й— Планка постоянная, а з — спкпозое квантовое число (кратко именуеиое также спином), к-рое может быть только положительным целым, полуцелым или нулем. Это число является, наряду с аарядом и массой, характерным и неизменным для каждого типа элементарных частиц; напр., для электрона, протона, нейтрона г = .=-'1„ а для фотона з = 1.
С. более сложных частиц, напр. атомных ядер, атомов и молекул, складываются из С. составляющих их элементарных частиц. Проекция момента количества движения микрочастицы на выделенное направление (напр., на направление внешнего магнитного поля) может принимать лишь определенные значения. Число «разрешенных» ориентациа С. равна 2г+ 1, а проекция С. на выделенное направление может принимать 2« + 1 значений ( — 1«з, — Ь (г — 1),..., + а( — 1), + Дз), различающихся на величину Ь.
Наличие С. у микрочастиц обусловлввает существование у них постояннаго спинового магнитного момента, пропорционального их С. Этот магнитный момент ориентирован либо параллельно С. (напр., у протона), либо антипараллельно ему (напр., у электрона). Проекция спинового магнатного момента микрочастицы на направление магииткого поля Н, а следовательно, и потенциальная энергия частицы, находящейся в магнитном поло, также могут принимать 2з + 1 различных аяачений (в отсутствии магнитного поля энергия частицы при всех ориентациях спина одинакова). Другими словами, уровни энергии частицы, обладающей С., при нале«кении внешнего магнитного поля расщепляются на 2« + 1 магнитных подуровней, положение к-рых может также зависеть от спин-орбитального вааимодействия и от электрич. внутрикристаллич. полей. Переходы между этими подуровнями, происходящие под действием акустич. колебания, распространяющихся в веществе, приводят к явлениям окустичгского порамагнитного резонанса и акустич«ского ядерного магнитного резонанса, В.
л ли«пнин. СПИНОВЫЕ ВОЛНЫ вЂ” голоы, характерные для магнитоупорядоченных кристаллов (ферро-, антиферромагне- тинов и ферритов), в к-рых переменной величиной является отклонение спиноз от равновесной ориентации, сопровождающееся отклонением плотности магнитного момента вещества от равновесного значения. Существование С. в. обусловлено обменным взаимодействием (см. Ферромогнгпшки), благодаря к-рому изменение магнитного момента одного атома передайтся соседному, затем следующему и т. д. С. в. можно рассматривать как волну отклонения намагниченности вещества от ее равновесного аначения. Периодичность С. в.
во времени характеризуется частотои ю, в пространстве — волковым вектором С поаиций квантовой механики каждую С. в. можно трактовать как квазичастицу (магион) с квааиимпульсом Лй и анергией дсо. Значения ю и й в С. в. связаны довольно сложным соотношением. В простейшем случае, когда направление распространения С. в. совпадает с направлением постоянного магнитного поля Н», эта связь. имеет вид: ' ю = у (П + ойг) где у = г(тс» — гнромагнитное отношение для спина электрона, г и т— ааряд и масса электрона, с» — скорость света в вакууме, Л вЂ” напряженность постоянного магнитного поля, к-рая включает в себя как внешнее поле, так н внутренние поля, свяаанные с различием магнитных свойств по разным направлениям в кристаале и с наличием границ образца, и — величина, аависящая от обнес|ной постолнной, к-рая характеризует квантовомеханич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
