Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 126
Текст из файла (страница 126)
н. динамич. ядерное квад- Т а б н. 2.— К о о ф ф н ц н е н т и яверного спнн-фононного ооглоыеннн янро а, 10 "см-' Кристалл квг На1 К1 В э! 0,73 2,1 1,4 0,28 1* гм 1'м териалов. Величина козфф. ядерного спин-фононного поглощения звука на несколько порядков меньше, чем соответствующий коэфф. поглощенин гиперзвука при АПР. Литч Альтшулер С. А., Когыр е в П. М., Знектронный парамагннгный резонанс, М., !961; Т а к е р Д ш., Р г м и т о н В., Гйнергвун н фнгнке твердого тела,м., 1975; Ролгнншев-кут у г о е а. А. к д р., Магнитная квантовая акустнка, М., 1977.
В. Г. Бадавлк. СТОНЛИ ВОЛНЫ вЂ” см. Повгрккосткыг волны. СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ вЂ” гармонические свободные колебания (кормалькыг колебания) ограниченных областей среды. Различные участки среды в С. в. колеблются либо синфазно, либо противофавво. Для любой ограниченной области среды существует рупольное взаимодействие).
В большинстне экспериментов передача ввергни акустич. колебаний ядерным спинам осуществлялась главным образом за счет ядерного электрического квадрупольного взаимодействия. Это взаимодействие наблюдается в щелочно-галоидных кристаллах, годер!наших ядра (Р(агг, Вг™) со спинок 1)г(~', в полупроводниках групшг Ан'В, таких, как 1пБЬ, к-рый содержит ядра 1п11' и др.; в монокристаллах металлов, напр.
тантала. Ядерное С.-ф. в. чаще всего характеризуется коэфф. спин-фононного поглощения звука, к-рый позволяет получать информацию о природе и величине внутренних магнитных полей и о процес-' сах ядерной спин-решеточной релаксации, определять величину ядерного кэадруцольного взаимодействия и др. Ядерное С.-ф. в. изучается с помощью методов, используемых при наблюдонии акустического ядерного магнитного рггоканса, т. е.
в области частот от 1 до !ОО МГц. В табл. 2 приведены гнвчения коэффициентов ядерного спин-фононного поглощения внука и для нок-рых ма- 335 стоячик волны бесконечный дискретный набор С, в., различающихся частотой (собственные частоты) и характерным расположе- нием узлов и иучипзтей. Любые сво- бодные колебания в ограниченной об- ласти можно представить в виде су- перпозиции С.
в. данной области с со- ответственно подобранными амплиту- ,дами и фазами. Наиболее просты С, в, в одномерных областнх, напр. в жидкостях или га- зах, заполняющих узкую (по срав- нению с длиной волны) трубу, пли в тонком сторжне. Звуковое давление р в С. в. в трубе длиной Ь, ааполнен- ной средой с плотностью р и скоро- стью звука з в неи, можно записать н виде: р = А сое (йз + <у) з ' ', где т — координата вдоль трубы, А— амплитуда С.
в., »р — начальная фааа н й — волновое число, к-рые опреде- ляются граничными условиями на концах трубы х =. О и х == Ь, а м =- й йс — собственная частота данной С. в, Колебательная скорость в такой вол- не равна: и = ™ е(п (ух + ф е ' '. ж Пучности давления расположены на расстоявпи полуволны друг от дру- га, а узлы давления делят зти расстоя- ния пополам. Пучности колебатель- ной скорости совпадают с узлами ,давления и наоборот. Фазы давления и колебательной скорости сдвинуты друг относительно друга на четверть периода. Средний поток энергии вдоль трубы за период равен нулю: в отличие от бегущей волны С.
в. не передают энергии, к-рая только ко- леблется между соседними пучностя- ми давления и скоростн, причем кине- тич. энергия колебаний переходит в упругую (потенциальную) энергию и обратно. Одномерную стоячую волну можно также представить в виде суперпози- цни двух волн, бегущих в трубе на- встречу друг другу и переходящих од- на в другую после отражения на концах, к-рые мо»кно представить себе в виде крышек с теми или иными свой- ств ами1 .1 ° — $ 1»!й !» 1 -ю й — М* — !» р =- (»Ае + )»Аз Для юкестких крышек» (и = О при з.= О и при х = Ь)»р = О и й = пя(б, где п = 1,2,3,..., так что С. в.
можно записать в виде: пп рп = Ап(сое — з)з ь Собственные частоты такой трубм находятся в отношениях 1:2:3..., т. е. образуют полный гармонич. ряд, а на длине трубы в каждой С. в. укладывается целое число полуволн. Такие же соотношения получатся и для продольных колебаний стержня с закрепленными концами, и длн поперечных колебаний струны, длн к-рой величины р и и будут обозначать соответственно поперечную компоненту натяжения струны и скорость поперечных колебаний частиц струны. Для трубы с «мягкими крышками», т. е. при условии р =.
О на границах з = О я х == Ь (это условие приближенно осуществляется для узкой трубы, открытой с обоих концов), С. в. принимает вид: ь Рп —— — Ап(з1п — з)з В этом случае получается такой же ряд собственных частот, что и в предыдущем случае, но узлы и пучности давления и колебательной скорости меняются местами.
Если на конце х .= О имеется жесткая крышка, а конец з = й открыт, то С. в. имеют вид: о -1) рп= Ап(соз з]е (зп — 1)я и собственные частоты находятся в отношениях 1:3:5..., образуя неполный гармонич. ряд, а на длине трубы в каждой С. в. укладывается нечетное число четвертей вопим. Результаты последних двух случаев также можно перенести и на стержни, освобо»кдая от закрепления один или оба его конца. С.
в. самой низкой частоты наз. основным тоном (или первой гармоникой), а последующие С. в.— г а р м о н н к а м и, илн обертонами. Ряд обертонов, в принципе, бесконечен, однако для высоких номеров обертонов, для к-рых требование узости трубы нарушается, возможны С. в. и других типов. Описанная картина волн при различнмх граничных условиях остается качественно справедливой и для стержней переменного сеченил, напр.
для СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ сух<аз>шихся стержней, применяемых в качестве УЗ-вых коняеитра>норок. Стержни, применяемые в УЗ-вой технике, работают обычно на основном тоне. В реальных условиях С. в,, строго говоря, не осуществляются, поскольку всегда имеет место излучение колебаний в окружающую среду, а также поглощение колебательной энергии в среде, Практичоски всегда приходится иметь дело с кзазистоячими волнами: либо затухающими С.
и., либо вынужденными ('. в. Звумовое поле в затухающих С. в. отличается от чисто С. в. множителем е ', где и — временной амплитудный коэфф. затухания, связанный с добротностью () данного колебания соотношением >з =- т/2О. Напр., для трубы, аакрытой с одного конца, а с другого нагруженной на активное удельное сопротивление В, много меньшее, чем волновое сопротивление среды в трубе, рс(зн — 1) к з ея Если труба со второго конца отмрыта, так что активная нагрузка создастся излучением наружу, то 0.=4бэ)(2н — ()д, где д — площадь сечения трубы.
Незатухагощие С. в, в стержне можно осуществить как вынужденные С. в., в х-рых потери колебательной анергии компенсируются работой вынуждающих сил, создаваемых, напр., действием излучателя, присоединенного х одному концу стержня, с другого конца х-рого имеется активное сопротивление нагрузки. Такую С. в. по-прежнему можно представить э виде суперпоаиции двух бегущих волн, однако теперь амплитуды этих волн ие равны друг другу: волна.
бегущая от излучателя, имеет большую амплнтуду, чем обратная волна. В результате такая вынужденная С. в. будет передавать энергию от излучателя к нагрузке и в отличие от чисто С. в. давление и колебательная скорость в ней не будут доходить до нуля в узлах. При удельном сопротивлении нагрузки В, малом по сравнению с волковым сопротивлением рс материала стержня, на обоих концах стержня будуг располагаться узлы давления, а отношение амплитуд давления в узлах и в пучностях — т. н.
коэффициент бегучести х квазнстоячей волны, будет равен: х = й>рс (ино- гда польауются коэфф. С. в„ равным Пх). Если стержень колеблется на обертоне номера п, то его доброт- ность С. в. в двухмерных и в трехмерных замкнутых участках среды также образуют бесконечный дисмрнгиый набор гармонич. колебаний, различающихся собственными частотами и характерным расположением узлов и пучностей; число таких колебаний в заданном диапазоне частот (особенно а трдхмерном случае) очень велико по сравнению с одномернои задачей, а расположение узлов и пучиостей— гораздо сложнее, особенно для С.
в. в твердых телах. Особый интерес представляет расположение узловых линий иэгибнь>х колебаний ка пластинах и оболочках, поскольку такие элементы широко применя>отея в различных конструкциях. Это распределение можно сделать наглядным с помощью Хладни бигур и по их изменениям судить об изменениях своиств колеблющегося элемента, например о появлении трещины, чем пользуются в деу)ек>носкопии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
