Гіперзвук та його властивості
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
до пружної хвилі, якою переноситься гратами покладених іонів. Згасання гіперзвуку в чистих металах при низьких температуpax пропорційно частоті. Якщо метал - надпровідник, то при температурі переходу в надпровідний стан електронне поглинання різко зменшується. Це пояснюється тим, що з гратами, а отже, і з пружною хвилею взаємодіють тільки нормальні електрони провідності, число яких брало зменшується з пониженням температури, а надпровідні електрони, число яких при цьому зростає, в поглинанні гіперзвуку не беруть участь. Руйнування надпровідності зовнішнім магнітним полем призводить до різкого зростання поглинання.
Постійне магнітне поле істотно впливає на рух електронів, викривляючи їх траєкторії, що позначається на характері взаємодії в металах. При цьому при потужності частот пружних хвиль можливий ряд резонансних явищ, напр. квантові осциляції (де Хааса-ван Алфена ефект і Шубнікова-де Хааса ефект) і акустичний циклотронний резонанс. Вивчення загасання гіперзвуку в металах на електронах провідності дозволяє отримати важливі характеристики металів (поверхня Фермі, енергетичних. щілину в надпровідниках та ін.)
У парамагнетиках проходження гіперзвуку відповідної частоти і поляризації в результаті спін-фононної взаємодії може викликати зміну магнітного стану атомів. Так, гіперзвук частотою ~ 1010 Гц, поширюючись в кристалах парамагнетиків, поміщених в магнітне поле напруженістю ~ 1000 Е, може викликати перехід атома з одного магнітного рівня на інший, віддаючи йому енергію. При цьому відбувається поглинання гіперзвуку на частоті, що відповідає різниці рівнів, тобто виникає акустичний парамагнітний резонанс (АПР). За допомогою АПР виявляється можливим вивчати переходи між такими рівнями атомів в парамагнетиках, які є забороненими для електронного парамагнітного резонансу. У магнітовпорядкованих кристалах (антіферо- і феромагнетиках, феррімагнетіках), крім розглянутих вище взаємодій гіперзвуку з речовиною, зявляються інші, де грають роль магнітопружні взаємодії (Магнон-фононні взаємодії). Так, поширення гіперзвукової хвилі викликає поява спінової хвилі, і навпаки, спінова хвиля викликає поява гіперзвукової хвилі. Тому в загальному випадку в таких кристалах поширюються не чисто спінові або пружні хвилі, а повязані магнітопружні хвилі.
Взаємодія гіперзвуку зі світлом
Зміни показника заломлення електрично-магнітної хвилі під дією пружної хвилі обумовлює фотон-фононне взаємодію. Прикладами такої взаємодії є дифракція світла на ультразвуку, а також спонтанне і вимушене розсіювання Мандельштама-Брілюєна. До такого роду взаємодії можна віднести і виникнення пружної хвилі під дією електор-магнітної хвилі в результаті ефекту електрострикції. На частотах гіперзвуку переважає брегговська дифракція, при якій для діфрагування світла спостерігаються тільки нульовий і перший порядки.
При Мандельштама-Бріллюєна розсіянні механізм взаємодії світла з тепловими коливаннями кристалічної решітки (тепловими фононами) є таким же, як і для розглянутого вище випадку дифракції світла з штучно порушеними гіперзвуку (когерентними фононами), однак у цьому випадку світло розсіюється у всіх напрямках. При досить великих інтенсивностях, коли напруженість електричні. поля в падаючої світлової хвилі ~ 104-108 В / см, це поле може впливати на гіперзвукову хвилю, на якій відбувається розсіяння, забезпечуючи безперервне підкачування в неї енергії. У результаті відбувається генерація інтенсивного гіперзвуку - т. зв. вимушене розсіювання Мандельштама-Брілюєна.
Висновок
Властивості гіперзвуку дозволяють використовувати його для дослідження стану речовини, особливо у фізиці твердого тіла. Істотну роль відіграє використання гіперзвуку для т. зв. акустичних ліній затримки в області НВЧ, а також для створення інших пристроїв акустоелектроніки і акустооптики.
Використана література
1.Гончаренко С.У. Фізика. Підручник для 11 класів. К. Освіта. 2005
2.Енциклопедичний словник юного техніка. К. 1985
3.Довідник для юного техніка. Х. 1989
4.www.google.com.ua/5yhvb%vcgh%&hgcbDbjh345tgh#%