Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Соотношения между хе и х", еН и ен выводится с помощью представления о продольном коэфф. магнптозгеханич. связи Кзз (см. КОО16- 25илиеит злеятралеха иичесязй связи): Ля х Ли — — — — =. 1 — К (8) кя и (где Кы-рзраз/ЕВ). Другим типам магнптострикцнонных колебаний соответствуют другие коэфф. магнито- Ряс. 5. Заэясяиасть Лпяаиячесяай иагяятестряяцяеяней а От амплитуды яялуяцяя З пря ости яеяиагаяяявающеге паля Н, = 6,6 яА!м! 1 — цля № я З вЂ” для феррита Н1. а !О 1 да/У З,О 2.0 1,О О 655 О! 915 62 В„„г механич. связи, напр, сдвиговый К,з (иногда нижние индексы у коэфф.
магннтомехаппч. связи опускаются, в этом случае подравумевается, что К = Кзз). С увеличением амплитуд переменных величин, входящих в ур-ния (1) — (4), пропорциональность между ними нарушается (магнптомеханич. нелинейность). Это овначает, что в соответствующих разложениях термодинампч. ф-ций следует учитывать члены высших порядков. Магпптомехапвч. нелинейность можно трактовать как. вависимость динамич.
магннтострикционных коэфф. от амплитуд магнитных и механич. переменных, напр. а от В т (рис. 5). Если В, одного порядка или больше, чем ВО, то магннтострикционные колебания существенно нелннейны: наряду с колебаниями на ооновной частоте возбуждающей индукции появляются их болев высокие гармоннч, составляющие.
Наконец, при Ве = О, Втеьб реализуются только колебания на двойной частоте возбуждающего сигнала и высших четных гармониках. При этом эффективность электромеханич. преобразования резко падает. Выражения (1) — (4), (7), (8) описывают квазистатич. магнитострикционпые колебания без учета потерь, а также пространственной неоднородности распределения механич. и магнитных переменных. В реальных случаях ур-ния состояния (1) — (4) следует решать совместно с дифференциальными ур-пнями движения, а входящее в них параметры полагать комплексными. Лит.: В ел е з К. П., Упругие, тепловые я елеятрячесяяе явления я ферраиагпетяяах, 2 язл., М., 1957; А и у я а з Н.
С., Ферреяагяетяеи, М. — Л., 1939; В а яй де р-В у р г т К., »Проблемы совр. фязяяя», 1954, з. 6, с. 126 †; В е я с е яс я я й С. В., Магнетизм, М., 1971; Физическая зяустйяа, цец рец. У. Мззайа, нер. с аягл., т. 1, ч. А, М., 1966, гл. 3; 1' а я еяа Л. И., Галяяйна И. П., »Аяуст. ж.», !974, т. 26, га 3, с. 376 — 65; с ы р я я я Л Н., Пьезаиагяятяая яерамяяа, Л ., 1972.
Л, Н. С»р ин. МАГНИТОУПРУГИЕ ВОЛНЫ— волям, возникающие в магнитоупорядоченных кристаллах — ферро- и антиферромагнетиках — в результате свяаи между магнитными и упругими параметрами вещества. Упругие волны, т. е. колебания ионов в кристаллич. резпетке относительно положения равновесия, в магнитоупорядоченпых кристаллах сопровождаются колебаниями спиноз, а следоватетьно, н колебаниями магнитных моментов; в свою очередь колебания спиноз, т.
е. спииовие лолли, вызываготсмещенле ионов. Таким образом, в М. в. изменение магнитных параметров состояния (напр., намагниченности) свяаано с изменением упругих параметров состояния кристалла(деформации, механич. напряжения). Возникновение М. в. является одним из проявле- млгнитоупругин полнгп 1.
Заенснчастоты оння водны 1 н гнх волн ноноя 3 н проши Э от нолого вектора. ний магнитоупругого взаимодействия, к-рос можно характеризовать магни- тоупругой энергией единицы объема вещества: ь'мт = Ь1А1соЫМ1Мт (() где п,з — тенэор механич. напряжений, М1 и М„, — коьпюненты вектора намагниченности, Ьгы,„— тензор магнитоупругнх констант, определяющий интенсивность магнитоупругого вааимодейстзия. В М.
в. переменной величиной является как компонента механич. напряжения и (или компонента деформации), так и компонента намагниченности М. Такая смешаниал волна воаникает в той области частот, где длина упругой волны окааывается близкой по величине к длине спинозой волны. Дисперсиояные соотношения (рис. Еп т. е. аависимость частоты волны ю от величины волнового вектора й = 2нД (где й — длина волны), в простейшем случае для спинозой волны имеют вид: юсн =- у(Н + ай'сн) а для продольных и поперечных упругих ВОЛН Юзе = — С1йээ И Юов — — С1 й,з, ГДЕ т — е(нмо — гиромагнитное отношение для электрона, г и т — его заряд и масса, со — скорость света в вакууме, Н вЂ” напряженность постоянного магнитного поля, а — постоянная, свяаанная с обменной постоянной и с величиной угла между направлениями Ы и й, с1 и с1 — скорость распространения продольной и поперечной упругих волн соответственно.
Для волн, у к-рых значенил ы и й лежат далеко от области пересечения дисперсионных кривых, взаимодействие пренебрежимо мало и спиновые и упругие волны распространяются независимо друг от друга. Если же частоты спиновых и авуковых волн при заданном й близки друг другу, то магнитоупругое вааимодействио приводит к тому, что в области частот юзн ысо возникает связанная М. в. В области пересечения дисперсионных кривых обычно наблюдаются сильное поглощение и дисперсия скорости авука, что обусловлено переходом энергии авуковой волны в анергию М. в., а затем в энергию спинозой волны. Условие равенства частот упругой и спияовой воли имеет вид: г(.
= у (Н+ «й(): юо и йо — аначения частоты и волнового вектора, при к-рых происходит пересечение дисперсионных кривых (рис. 2). При йч йе кривая 1 соответствует авуковой волне, распространяющейся со скоростью сзэ, а кривая 2 — чисто спинозой волне со скоростью сс„.
При й ~) йо кривая 1 соответствует спинозой волне, а кривая 2 — упругой. В области пересечения кРивых, т. е. пРи юне озо и й йо, сУ- ществуют две связанные магнитоупругие волны, у к-рых связь частоты с волновым вектором выражается ур-иием: ( ж ) ~ ~ т ( ь*ь О (2) РиП ГДЕ Ю,Е И Юен ОПРЕДЕЛЯЮтел ПРИВЕ- денными выше выражениями, р— плотность вещества, Ме — равновесное аначение намагниченности, Ь— константа магнитоупругой свяан. Если Ь =- О, т. е.магннтоупругое взаимодействие отсутствует, то ур-ние (2) дабт два положительных решения для ЧаСтОтЫ Ю =- Ыэе И Ю = Юсп, 'гте соответствует невозмущенным упругим и сливовым волнам.
При ЬФО происходит расщепление дпсперсионных кривых на две ветви, т. е. существуют две М. в, с частотами ю = юо+ Лю (кривая 2 на рис. 2) и ю = юо — Лю (кривая 1 на рис. 2), где о11 — — -сйо, Ле1 =. (I'уьзюо!сзрМоз (масштаб кривых на рис. 2 искажен: обычно Лю < юо). Взаимодействие спинозой волны возможно как с продольной, так и с поперечными упругими волнами, поэтому на дисперсионных кривых воаыожно существование нескольких областей воаникновении М. в. М. в.могут использоваться для преобразования звуковой волны з спиновую и обратно. В таких материалах, как, напр., монокристаллы ферритонгранатов, на частотах — 10о Гц го- МАНДЕЛЬШТАМА — БРИЛЛЮБНА РАССЕЯНИЕ раздо легче возбудить и принять спиновую волну, чем авуковуво.
Если образец феррита поместить в СВЧ-реаонатор и возбудить в нем спиновую волну, то при наличии постоянного магнитного поля, неоднородного по пространству, по образцу побежит спииовая волна с переменным )всо. При уменьшении наприженности поля Н в направлении распространения спиновой волны и при фиксированном значении Ф, задаваемом реаонатором, величина (вес в соответствии с, ур-нием (2) помере распространения "9 Рис. 9. Дковерсиоккыв криеые спокоэой 7 к упругой поперечной э волны з области взаимодействия. астет. Если при этом возрастании оп Достигнет эначениЯ )вэк = ю(с1 или (в,э = ю1ов, то вследствие магнитоупругого вааимодействия спнновая волна превратится в иэгнитоупругую, а при дальнейшем увеличении )в— в чисто упругую волну. Дальнейшее уменьшение Н не влияет на характер распространения упругой волны.
При таком преобразовании скорость распространения волны иаменяется: скорость упругой волны гораадо больше, чем скорость спинозой. Если с к.-л. точки пространства Н начинает возрастать и, следовательно, волновое число для спиновых волн уменьшается, то можно получить обратное преобразование звуковой волны в спиновую.
Т. о., в образце с неоднородным магнитным полем можно преобразовывать упругие и спииовые волны друг в друга и тем самым изменять скорость распространения и время прохождения сигнала по образцу. Меняя характер поля, можно получать равное время распространения волн, что важно для соадания линий аадержки с переменным временем задержки. Вааимодействие спиновых и упругих волн осуществляется на высоких УЗ-вых и гинеравуковых частотах, поскольку область существования спиновых волн ограничена снизу частотами — 10« Гц. Верхняя граница для М. в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
