Магазины электрических ве­личин

Вид материала

Документы

Содержание Магнитотепловые явления Магнитотормозное излуче­ние Магнитоупругий эффект В. П. Кузнецов. Магнон-фононное взаимодей­ствие Маджи — риги — ледюка эф­фект 9. М. Эпштейн. Мазерный эффект в космосе Майкельсона опыт Майкельсона эшелон Л. Н. Капорский. В. Г. Дашееский. Максвелла диск Д. Н. Зубарев.

Подобный материал:

• Рабочей программы дисциплины Электроэнергетические системы и сети по направлению подготовки, 21.71kb.
• Отчет по лабораторной работе должен содержать: наименование работы и номер, схемы, 365.83kb.
• Экзаменационные вопросы по курсу «Электротехника и электроника», 23.91kb.
• Бизнес-план магазина товаров для детей Содержание, 138.19kb.
• 1. Основные понятия и обозначения электрических величин и элементов электрических цепей., 277.03kb.
• Цифровой вольтметр щ-304, 137.06kb.
• Телемеханики, 26.01kb.
• Отдел метрологического обеспечения измерений электрических величин, 42.58kb.
• Курсовая работа по курсу «основы физических измерений», 226.86kb.
• Теория электрических цепей (часть, 63kb.

МАГНИТОТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ, изменения теплового состояния тел при изменениях их магн. состояния (намагничивания или размагничива­ния). Различают М. я. при адиабатич. намагничивании и размагничи­вании (магпетокалорический эффект, при к-ром происходит изменение темп-ры тела) п М. я. изотермические, при к-рых происходит выделение или поглощение теплоты. Принципиально М. я. можно наблюдать в любых в-вах, т. к. их причина имеет общий термодинамич. хар-р — изменение внутренней энергии тела при изме­нениях его магн. состояния. Особенно значительны М. я. в ферро-, антиферро- и ферримагнетиках; хар-р М. я. в этих в-вах зависит от того, какие процессы намагничивания в них про­исходят: 1) смещение границ между доменами, 2) вращение магн. моментов доменов, 3) парапроцесс, 4) процессы разрушения или индуцирования неколлинеарной магнитной структуры (в антиферро- и ферромагнетиках). Особенно велики тепловые эффекты, сопутствующие последним двум про­цессам. В тесной термодинамич. связи с М. я., возникающими при намагни­чивании, находятся наблюдаемые в ферро-, антиферро- и ферримагнети­ках аномалии уд. теплоёмкости вблизи точек Кюри, Нееля и др. точек магн. фазовых переходов (напр., вблизи точки изменения неколлинеарной магн. структуры ферримагнетика). М. я. в нек-рых парамагнетиках используют для получения сверхнизких темп-р (см. Магнитное охлаждение].

• Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Белов К. П., Редкоземельные магнетики и их применение, М., 1980.

К. П. Белов.

МАГНИТОТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕ­НИЕ, то же, что синхротронное излу­чение.

386


МАГНИТОУПРУГИЕ ВОЛНЫ, вол­ны, возникающие в магнитоупорядоченных кристаллах — ферромагнетиках и аптиферромагнетиках — в ре­зультате магнитоупругого вз-ствия. Упругие колебания ионов в крист. решётке относительно положения равновесия в магнитоупорядоченных кристаллах сопровождаются коле­баниями спинов, а следовательно, и магнитных моментов; в свою оче­редь, колебания спинов, распростра­няясь по кристаллу в виде спиновых юли, вызывают смещение ионов. Поэтому в М. в. изменение намагничен­ности связано с изменением дефор­мации и механич. напряжения. Магнитоупругое вз-ствие наиболее сильно проявляется в той области частот, где длина упругой волны оказывается величиной, близкой к длине спиновой волны. Дисперсионные соотношения, характеризующие зависимость часто­ты волны  от величины волн. век­тора k=2/, в простейшем случае имеют вид: для спиновой волны _сп=(H+k²_сп), а для продольных и поперечных упругих волн _уп=с_lk_уп



Рис. 1. Зависимость частоты спиновой вол­ны 1 и упругих волн поперечной 2 и про­дольной 3 от волново­го вектора.



Рис. 2. Диспер­сионные кривые спиновой волны и поперечной уп­ругой волны в области вз-ствия.


и _уп =c_tk_уп, где =e/mc₀ — магнитомеханическое отношение для эл-на, е — его заряд, m — масса, с₀ — скорость света в вакууме, Н — напряжённость пост. магн. поля,  — постоянная, связанная с обменной постоянной и с величиной угла между направлениями H и k, c_l и с_t — скорость распрост­ранения продольной и поперечной уп­ругих волн (рис. 1). Для волн, у к-рых значения  и k лежат далеко от области пересечения дисперсионных кривых, вз-ствие пренебрежимо мало, и спиновая и упругие волны распространяются независимо друг от друга. Если же частоты спиновых и звук. волн при заданном k близки друг другу, то магнитоупругое вз-ствие приводит к тому, что в области частот _зв _сп возникает связанная М. в. В области пересечения дисперсионных кривых обычно наблюдаются сильное поглощение и дисперсия звука, что обусловлено переходом энергии звук. волны в энергию М. в., а затем в энергию спиновой волны.

Условие равенства частот упругой и спиновой волн имеет вид ck₀=(H++k²₀), где k₀ — значение волн. век­тора, соответствующее частоте ₀, при к-рой происходит пересечение дисперсионных кривых (рис. 2). При k0 кривая 1 соответствует звук. волне, а кривая 2 — чисто спиновой волне. При k>>k₀ кривая 1 соответ­ствует спиновой волне, а кривая 2— упругой. Б области пересечения кри­вых, т. е. при ₀ и kk₀, су­ществуют две связанные М. в. Рас­щепление дисперсионных кривых из-за магнитоупругой связи (величина  на рис. 2) обычно мало, т. е. <<₀.

Вз-ствие спиновой волны возможно как с продольной, так и с попереч­ными упругими волнами, поэтому на дисперсионных кривых возможно су­ществование неск. областей возникновения М. в. Вз-ствие спиновых и упругих волн происходит на высоких ультразвук. и гиперзвук. частотах, поскольку область существования спи­новых волн ограничена снизу часто­тами ~10⁸ Гц. Верх. граница для М. в. также определяется возможностью по­лучения спиновых волн и составляет 5•10¹⁰ Гц.

М. в. могут использоваться для преобразования звук. волны в спи­новую и обратно. Наилучшим мате­риалом для осуществления вз-ствия упругих и спиновых волн явл. фер­риты, в частности монокристаллы иттриевого феррита-граната (ИФГ), об­ладающие очень малыми акустич. и ферромагн. потерями. На монокри­сталлах ИФГ изготовляют линии за­держки для СВЧ.

• Л е-К р о у Р., К о м с т о к Р., Магнитоупругие взаимодействия в ферромагнитных диэлектриках, в кн.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 3, ч. Б, М., 1968, гл. 4: Штраусс В., Магнитоупругие свойства иттриевого феррита-гра­ната, в кн.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 4, ч. Б, М., 1970, гл. 5; Т а к е р Дж., Р э м п т о н В., Ги­перзвук в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1975.

А. Л. Полякова.

МАГНИТОУПРУГИЙ ЭФФЕКТ, то же, что Виллари эффект.

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗ­МЕРИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ, пре­образователь силы пост. электрич. тока в механич. перемещение на ос­нове вз-ствия подвижного контура тока с магн. полем пост. магнита. При протекании тока через рамку механизма (рис.) возникают силы (см. Ампера закон), создающие вращат. момент, к-рый по мере поворота рамки уравновешивается механич. противо­действующим моментом, создаваемым токоподводящими растяжками или пружинами. М. и. м. обладает вы­сокой точностью и чувствительно­стью (ток, соответствующий макс. отклонению рамки, в зависимости от конструкции механизма составляет от неск. мкА до десятков мА), линейно­стью преобразования (шкалы прибо­ров с М. и. м. равномерны), малой чувствительностью к изменениям темп-ры окружающей среды и к внеш.

магн. полям. На основе М. и. м. вы­пускается широкая номенклатура ам­перметров и вольтметров пост. и перем. тока (в последнем случае с предварит. выпрямлением тока, см. Выпрямительный электроизмерительный прибор), гальванометров, логометров.




Устройство магнитоэлектрич. измерит. ме­ханизма с внеш. магнитом: 1 — пост. маг­нит; 2 — магнитопровод; 3 — полюсные на­конечники; 4 — подвижная рамка; 5 — сер­дечник; в — магн. шунт, регулирующий чув­ствительность механизма; 7 — растяжки; 8 — опоры; 9 — стрелка указателя.


• Основы электроизмерительной техники, М., 1972.

В. П. Кузнецов.

МАГНОН, квазичастица, соответст­вующая волне поворотов спинов в магнитоупорядоченных средах (см. Спиновые волны). М. проявляют себя в тепловых, высокочастотных и др. свойствах в-ва. При темп-ре T=0К в среде нет М., с ростом темп-ры число М. растёт (в ферромагнетиках пропорц. T^3/2, а в антиферромагнетиках пропорц. Т³). Рост числа М. приводит к уменьшению магн. порядка; бла­годаря возрастанию числа М. с ро­стом темп-ры уменьшается намагни­ченность ферромагнетиков. Рассеяние нейтронов и света сопровождается рождением М. Длинноволновые М. можно возбудить полем СВЧ. Неуп­ругое рассеяние нейтронов — один из наиб. важных методов эксперим. определения дисперсии закона М. (см. Нейтронография).

• Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В., Спи­новые волны, М., 1967.

МАГНОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙ­СТВИЕ, взаимодействие упругих и спиновых волн в твёрдом теле. См. Магнитоупругие волны.

МАГНУСА ЭФФЕКТ, возникновение поперечной силы, действующей на тело, вращающееся в набегающем на него потоке жидкости (газа); открыт нем. учёным Г. Г. Магнусом (Н. G. Mag­nus) в 1852. Напр., если вращающийся бесконечно длинный круговой ци­линдр обтекает безвихревой поток, направленный перпендикулярно его образующим, то вследствие вязкости жидкости скорость течения со сто­роны, где направления скорости v

387


потока и вращения цилиндра совпа­дают (рис.), увеличивается, а со сто­роны, где они противоположны, умень­шается.



В результате давление на одной стороне возрастает, а на другой уменьшается, т. е. появляется попе­речная сила У; её величина определя­ется Жуковского теоремой. Аналогичная сила возникает и при набегании потока на вращающийся шар, чем объясняется непрямолинейный полёт закрученного теннисного или фут­больного мяча. Направлена попереч­ная сила всегда с той стороны враща­ющегося тела, на к-рой направление вращения и направление потока про­тивоположны, к той стороне, на к-рой эти направления совпадают.

• Прандтль Л., Гидроаэромеханика, пер. с нем., 2 изд., М., 1951; X а й к и н С. Э., Физические основы механики, 2 изд., М., 1971.

МАДЖИ — РИГИ — ЛЕДЮКА ЭФ­ФЕКТ, изменение теплопроводности проводника под действием магн. поля. Открыт итал. учёными Дж. Маджи (G. Maggi), А. Риги (A. Righi) и неза­висимо от них франц. учёным С. А. Ледюком (S. A. Leduc) в 1887 на Bi. Относится к продольным термомаг­нитным эффектам. М.— Р.— Л. - э. обусловлен искривлением траекторий носителей тока в магн. поле под дей­ствием Лоренца силы, что соответст­вует уменьшению эфф. длины свобод­ного пробега носителей заряда и приводит к изменению электронной части теплопроводности. В полупро­водниках величина М.— Р.— Л. э. (тепловое м а г н е т о с о п р о т и в л е н и е) значительно больше, чем в металлах.

• Цидильковский И. М., Термомагнитные явления в полупроводниках, М., 1960; Аскеров В. М., Кинетические эф­фекты в полупроводниках, Л., 1970.

9. М. Эпштейн.

МАЗЕР, термин, заимствованный из амер. литературы; обозначает квант. генераторы и усилители радиодиа­пазона. Слово Maser — аббревиатура англ. выражения: Microwave Ampli­fication by Stimulated Emission of Radiation, что означает: усиление микроволн (СВЧ) при помощи ин­дуцированного излучения. См. Кван­товая электроника, Квантовые стан­дарты частоты, Квантовый усили­тель.

МАЗЕРНЫЙ ЭФФЕКТ В КОСМОСЕ, усиление проходящего через косм. среду излучения за счёт индуцированного излучения. Среда при этом долж­на содержать значит. кол-во возбуж­дённых молекул (атомов), находя­щихся на одном из высоких энергетич. уровней (см. Квантовый усилитель, Мазер). Переход возбуждённых мо­лекул на ниж. энергетич. уровень с испусканием кванта излучения про­исходит под воздействием проходя­щего излучения. Рождённые при этом кванты обладают теми же св-вами (частотой, энергией, поляризацией, направлением), что и кванты первич­ного излучения. Интенсивность ин­дуцированного излучения определя­ется лишь мощностью процесса на­качки, переводящего молекулы на верх. уровень энергии. Механизм на­качки, как считают, может быть свя­зан с поглощением молекулами ОН (а также Н₂O и др. молекулами, для к-рых наблюдается М. э. в к.) излучения от к.-л. близлежащего ис­точника (напр., звезды) или с проте­канием в космосе хим. реакций. В 1965 радиоастр. методами было установ­лено, что в космосе действительно реализуются условия для работы естеств. мазеров. В спектрах излучения нек-рых косм. радиоисточников (га­лактических газовых туманностей W3, W49 и др.) были обнаружены очень интенсивные, резкие линии излучения с длиной волн =18 см, принадле­жащие молекулам гидроксила ОН. Наблюдаемое излучение молекул ОН обусловлено их переходами между четырьмя ниж. уровнями энергии, соответствующими радиоизлучению на частотах 1612, 1665, 1667 и 1720 МГц. Если бы молекулы ОН излучали самопроизвольно, независимо друг от друга, то отношение интенсивностей указанных линий при малой оптич. толщине источника было бы равно 1:5:9:1, а при увеличении оптич. толщины, как следует из теории, стремилось бы к 1:1:1:1. Однако в нек-рых источниках линия 1665 МГц оказывается в десятки раз интенсивнее остальных линий, а в других — доми­нирует линия 1612 МГц и т. д. Это указывает на М. э. в к., при к-ром интенсивности различных линий бу­дут разными. Различные интенсивно­сти излучения для разных длин волн при индуцированном излучении долж­ны привести к значит. поляризации излучения, что и наблюдается в дей­ствительности. Кроме того, излучение межзвёздных облаков ОН отличается чрезвычайно высокой интенсивностью. Эффективная яркостная температура нек-рых линий достигает 10¹³ К (а для молекул Н₂O даже 10¹⁵ К), ширина же самих линий, обусловленная теп­ловым движением молекул, соответ­ствует лишь температуре 10—100 К. Все эти факторы указывают на реа­лизацию в космосе мазерного эф­фекта.

• Космические мазеры. Сб. ст., пер. с англ., М., 1974; Пахольчик А., Радиоастро­физика, пер. с англ., М., 1973; На переднем крае астрофизики, пер. с англ., М., 1979.

Д. А. Варшалович.

МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ, поставлен амер. физиком А. А. Майкельсоном (A. A. Michelson) в 1881 с целью измерения влияния движения Земли на скорость света.

В физике кон. 19 в. предполагалось, что свет распространяется в нек-рой универсальной мировой среде — эфи­ре. При этом ряд явлений (аберрация света, Физо опыт) приводил к за­ключению, что эфир неподвижен или частично увлекается телами при их движении. Согласно гипотезе непод­вижного эфира, можно наблюдать «эфирный ветер» при движении Земли сквозь эфир и скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча отно­сительно направления её движения в эфире.

М. о. проводился с помощью ин­терферометра Майкельсона с рав­ными плечами, одним — по движению Земли, другим — перпендикулярно к нему. Если эфир неподвижен, то при повороте прибора на 90° разность хода лучей должна менять знак и интерференц. картина — смещаться. Однако смешение интерференц. кар­тины не было обнаружено, т. е. М. о. дал отрицательный результат.

В 1885—87 опыты Майкельсона и амер. физика Э. У. Морли с большой точностью подтвердили . результат первонач. М. о. В 1964 амер. физики в модифицир. форме повторили М. о., использовав в качестве источников света два одинаковых гелий-неоновых лазера, обладающих очень высокой степенью монохроматичности и про­странств. когерентности, и с ещё большей точностью получили отрицат. результат.

В классич. физике отрицат. резуль­тат М. о. не мог быть понят и согла­сован с др. явлениями электродина­мики движущихся сред. В теории от­носительности постоянство скорости света для всех инерциальных систем отсчёта принимается как постулат, подтверждаемый большой совокупно­стью экспериментов.

• Вавилов С. И., Собр. соч., т. 4 — Эк­спериментальные основания теории относи­тельности, М., 1956; Сивухин Д. В., Общий курс физики. Оптика, М., 1980; Джефф Б., Майкельсон и скорость света, пер. с англ., М., 1963.

Е. К. Тарасов.

МАЙКЕЛЬСОНА ЭШЕЛОН, оптич. прибор, представляющий собой стопу стеклянных или кварцевых пластин одинаковой толщины, сложенных на оптический контакт так, что их концы образуют «лестницу» со сту­пеньками равной высоты (рис.). Впер­вые построен А. А. Майкельсоном в 1898. Параллельный пучок света S, падая на М. э., разделяется на неск. лучей (по числу пластин), проходящих разные пути в материале пластин (в прозрачных М. э.) или в воздухе (при отражении от покрытых зеркальным слоем ступенек в отра­жательных М. э.). Приобретая т. о. разность хода, лучи интерфери­руют между собой аналогично тому,

388


как это происходит в дифракционной решётке. В отличие от последней разность хода двух соседних лучей в М. э. составляет десятки тысяч длин волн света, а число этих лучей обычно не превышает 30—40. М. э. исполь­зуется в кач-ве диспергирующего эле­мента в спектральных приборах.



Ход лучей в прозрачном эшелоне Майкельсона: t — высота ступеньки; d — разность хода лучей от соседних ступеней;  — угол дифракции лучей. Пунктиром показан ход лучей при наклонном падении.


Разрешающая способность приборов с М. э. чрезвычайно высока, их ис­пользуют для анализа очень узких (~0,1—0,2 Å) участков с предварит. монохроматизацией. Отражат. М. э., разрешающая сила к-рых примерно в 4 раза выше, чем прозрачных, при­меняют для исследования УФ и ИК излучений. См. также Эшелле.

• Королев Ф. А., Спектроскопия высо­кой разрешающей силы, М., 1953.

Л. Н. Капорский.

МАКРОМОЛЕКУЛА (от греч. makros — большой и молекула), совокуп­ность большого числа атомов, соеди­нённых между собой хим. связями. Как правило, М. состоят из повторя­ющихся единиц — мономеров, объе­динившихся в М. в результате реакции полимеризации.



Возможное представление разветвлённой макромолекулы в виде графа. В вершинах графа находятся группы атомов, рёбра со­ответствуют хим. связям между повторяю­щимися единицами. Жирная линия — ствол графа.


М. бывают ли­нейные и разветвлённые. Граф раз­ветвлённой М. (рис.) представляет собой «дерево» с возможными циклами. М. характеризуются мол. массой, а в М. с разным числом повторяющихся единиц — м о л е к у л я р н о-м а с с о в ы м р а с п р е д е л е н и е м. Физ. св-ва М. зависят как от их хим. строения, так и от мол. массы.

Одна и та же М. обычно может принимать множество к о н ф о р м а ц и й — разл. пространств. структур М. при сохранении длин валентных связей и углов (см. Изомерия молекул). Наиболее распространённые физ. ме­тоды изучения конформаций М. в р-ре основаны на измерении вязкости и скорости седиментации, исследо­вании светорассеяния. Синтетич. М. в р-ре, а также в аморфном (стекло­образном) состоянии обычно имеют большой набор конформаций. Глобу­лярные белки, представляющие собой природные линейные М., содержащие в кач-ве повторяющихся единиц ами­нокислотные остатки, имеют одну, строго фиксированную конформацию, определяющую их функционирование в живой клетке.

М. с одинаковыми повторяющимися единицами наз. с т е р е о р е г у л я р н ы м и, в тв. состоянии такие М. могут образовывать п а р а к р и с т а л л — состояние, характеризую­щееся наличием крист. областей с идеально плотной упаковкой М. и аморфных областей с несколько менее плотной упаковкой. Аморфные об­ласти включают участки изгиба М. Паракрист. структуру имеют и во­локна М., вт. ч. волокна нуклеиновых кислот и полисахаридов. Глобулярные М. кристаллизуются как молекулы низкомол. соединений, однако в боль­шинстве случаев их кристаллы несо­вершенны.

• В о л ь к е н ш т е й н М. В., Молекулы и жизнь, М., 1965.

В. Г. Дашееский.

МАКСВЕЛЛ (Мкс, Мх), единица магн. потока в СГС системе единиц, назва­на в честь англ. физика Дж. Макс­велла (J. Maxwell). 1 Мкс=10^-8 еебера.

МАКСВЕЛЛА ДИСК, см. Колори­метр.

МАКСВЕЛЛА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ, распределение по скоростям молекул (ч-ц) макроскопич. физ. системы, на­ходящейся в статистич. равновесии, при условии, что движение молекул подчиняется законам классич. меха­ники (пример — классический идеаль­ный газ). Установлено Дж. Максвеллом в 1859. Согласно М. р., вероятное число молекул в ед. объёма f(v), компоненты скоростей к-рых лежат в интервалах от v_x до v_x+dv_x, от v_y до v_y+dv_y и от v_z до v_z+dv_z, определя­ются ф-цией распределения Максвелла



где т — масса молекулы, n — число молекул в ед. объёма. Отсюда следует, что число молекул, абс. значения ско­ростей к-рых лежат в интервале от v до v+dv, также называемое М. р., имеет вид:



Оно достигает максимума при скорости v_b=(2kt/m) , наз. наиболее

вероятной скоростью. Для мол. водорода при T=273 К v_b=1506 м/с. При помощи М. р. можно вычислить ср. значение любой ф-ции от скорости молекулы: ср. скорость

v_b (рис.). При возрастании темп-ры максимум М. р. (значение v_b) смеща­ется к более высоким темп-рам. М. р. не зависит от вз-ствия между молеку­лами и справедливо не только для га­зов, но и для жидкостей, если для них возможно классич. описание. Оно справедливо также и для броуновских ч-ц (см. Броуновское движение), взве­шенных в жидкости или газе. М. р. может быть получено из канонического распределения Гиббса для классич. системы интегрированием по всем координатам ч-ц, т. к. в этом случае распределение по скоростям не зави­сит от распределения по импульсам. М. р. есть решение кинетического урав­нения Больцмана для частного случая статистич. равновесия.

М. р. было подтверждено экспери­ментально нем. физиком О. Штерном (1920) в опытах с мол. пучками.

• С и в у х и н Д. В., Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика 2 изд., М., 1979, § 72—74; Б о р н М., Атом­ная физика, пер. с англ., 3 изд., М., 1970.

Д. Н. Зубарев.