Физ величина, характе­ризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с к-рыми одно тело действует на поверхность другого (напр

Вид материала

Документы

Содержание Черенковские счётчики. Пузырьковая камера Искровые камеры Дозиметрические прибо­ры А В отвечает ударной волне, бе­гущей в газе (р — Дефект масс Измерения Д. (механич., электрич., магнитные и др.) основаны на Де хааза — ван альфена эф­фект Металлы, Твёрдое тело.

Подобный материал:

• Реферат По Физике, 58.66kb.
• Тема: определение реакций связей при действии на конструкцию произвольной плоской системы, 15.41kb.
• Головной мозг, 139.71kb.
• Работы режущего инструмента, основная нагрузка приходится на его рабочую поверхность,, 335.67kb.
• Головной мозг, с окружающими его оболочками находится в полости мозгового черепа, 437.52kb.
• Представьте себе некоторую поверхность и сидящего на ней муравья. Представили, 409.6kb.
• Лекция №8 Тема: «Продолжение», 81.36kb.
• Твует равновесию, установившемуся под действием силы тяжести, при условии, если, 669.51kb.
• Лабораторная работа метод естественного электрического поля (ЕП), 82.61kb.
• 1. Резьба Резьба поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура, 223.58kb.

Черенковские счётчики. Заряж. ч-ца, двигаясь в в-ве (радиаторе) со ско­ростью, превышающей фазовую ско­рость света в данной среде, излучает свет, коррелированный с направле­нием движения (см. Черенкова — Вавилова излучение). Общее кол-во све­та, к-рое попадает на фотокатод в черенковском счётчике, как правило, в неск. десятков раз меньше, чем в сцинтилляц. Д., но всё же достаточно для регистрации прошедших через радиатор ч-ц. Т. к. испускание света в этих Д. возможно только для ч-ц, скорость к-рых больше фазовой скорости света в данной среде, то они используются для выделения ч-ц за­данной скорости (пороговые Д.) и определения скорости ч-цы по углу раствора конуса излучения. Приме­нение спец. оптич. систем позволяет сделать черенковские счётчики чув­ствительными к нек-рому интервалу скоростей регистрируемых ч-ц (д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е Д.). Т. к. излучение света в счётчиках Черен­кова происходит мгновенно, то их разрешающее время достигает 10^-9 с. Для регистрации заряж. ч-ц с энерги­ей ~ 10¹¹ —10¹² эВ используются Д., в к-рых вспышки света возникают при прохождении регистрируемой ч-цы че­рез границу двух сред с резко раз­личными св-вами (обычно газ — тв. тело, см. Переходное излучение). Интенсивность света, излучаемого при этом, пропорц. энергии ч-цы, но зна­чительно меньше, чем в случае черенковского излучения. Поэтому Д. на переходном излучении делают мно­гослойными, они содержат сотни слоев газ — тв. в-во.

Полупроводниковые детекторы по принципу работы аналогичны иони­зационным с тем преимуществом для быстрых ч-ц, что в нём используется тв. среда с более высокой тормозной способностью. Разрешающее время ПП Д. мало (~ 10^-9 с). ПП Д. обладают высокой надёжностью, могут рабо­тать в магн. полях. Осн. недостаток, ограничивающий их применение, не­большие размеры (10 см², см. Полу­проводниковый детектор).

Для работы всех импульсных Д. (включая диэлектрический детектор и кристаллический счётчик), регистри­рующих отд. ч-цы, большое значение имеет электронная регистрирующая аппаратура. Она явл. по существу частью Д., к-рый можно рассматри­вать как датчик сигнала. Помимо усиления амплитуды сигнала и преоб­разования электрич. сигналов, эта ап­паратура выполняет ряд логич. опе­раций, необходимых для изучения разл. яд. процессов (см. Ядерная элект­роника, Совпадений метод).

Трековые детекторы обладают высо­ким пространств. разрешением. Вре­менное же разрешение их либо не очень высоко, либо практически от­сутствует. Этот недостаток они ком­пенсируют чрезвычайно полной и де­тальной картиной «события», к-рое

может быть элем. актом вз-ствия ч-цы с веществом, распадом ч-цы и т. д.

Простейшими трековыми Д. явл. ядерные фотографические эмульсии. Прохождение заряж. ч-цы в эмульсии вызывает ионизацию, приводящую к образованию центров скрытого изоб­ражения. После проявления следы заряж. ч-ц предстают в виде цепочки зёрен металлич. серебра. Благодаря малому размеру зёрен можно полу­чить высокое пространств. разреше­ние, а детальное изучение структуры следа позволяет определить массу, заряд и энергию ч-ц. По трекам иногда можно восстановить всю историю ч-ц от их «рождения» до распада, акта вз-ствия или остановки. В эмульсии были открыты и изучены мн. элем. ч-цы. Гл. недостатки: сложность про­цедуры поиска и обмера событий, огра­ниченный набор ядер-мишеней, с к-рыми взаимодействуют изучаемые ч-цы, трудности при обработке треков ч-ц высоких энергий.

Классическим трековым Д., к-рый сыграл большую роль в изучении ра­диоактивности и косм. лучей, явл. Вильсона камера и её разновидность — диффузионная камера. След ионизи­рующей ч-цы, попавшей в камеру, наполненную газом и пересыщенными парами спирта или воды, становится видимым благодаря возникновению вокруг образованных ею ионов капе­лек конденсиров. пара. Для регист­рации треков камеру Вильсона в нуж­ный момент освещают импульсным источником света и фотографируют (стереоскопически). Помещая камеру Вильсона в магн. поле, можно по кри­визне треков определить импульс ч-цы и знак её электрич. заряда. Раз­новидностью камеры Вильсона явл. диффузионная камера. В дальнейшем камеры Вильсона в экспериментах были вытеснены пузырьковыми и ис­кровыми камерами.

Пузырьковая камера — один из осн. трековых Д. в экспериментах на уско­рителях. Если привести жидкость в перегретое состояние, то она нек-рое время не вскипает. Когда через такую перегретую жидкость пролетает иони­зирующая ч-ца, то начинается вски­пание. Пока пузырьки пара не успели вырасти до больших размеров, их можно осветить и сфотографировать. Измерение кривизны треков заряж. ч-ц в магн. поле, как и в камерах Вильсона, позволяет измерить импульс и знак заряда ч-цы. Гл. достоинства пузырьковых камер: высокая эффек­тивность при регистрации практически любого числа заряж. ч-ц, появляющих­ся в одном акте вз-ствия, высокая точ­ность при измерении углов и импуль­сов ч-ц, а для камер с тяжёлыми жид­костями — высокая конверсионная способность к -квантам (см. Конвер­сия внутренняя). Недостаток — огра­ниченное число исследуемых ч-ц, к-рые одновременно можно пропустить через камеру, т. к. при большом их числе на одной фотографии возникают

сложности обработки каждого отд. события.

Искровые камеры появились в кон. 50-х гг. Заряж. ч-ца ионизует газ, и вдоль траектории ч-цы в момент её прохождения образуется колонка из эл-нов и ионов. Если после прохожде­ния ч-цы через время 1 мкс на элект­роды камеры подать достаточно высо­кое напряжение, то между ними произойдёт искровой пробой именно в том месте, где проходила ч-ца. Искро­вые камеры обладают пространств. разрешением пузырьковых камер и в то же время позволяют работать в пучках в ~10⁵ раз более интенсивных, причём можно регистрировать не все ч-цы, а выборочно. Простейший спо­соб регистрации искр — фотографи­рование. Однако в связи с внедрением ЭВМ появились т. н. бесфильмовые искровые камеры. В них координаты искр записываются в память ЭВМ, где сразу же подвергаются матем. об­работке.

Траектория ч-цы может быть заре­гистрирована с помощью системы импульсных Д., образующих телескоп



Рис. 2. Прохож­дение быстрой ч-цы через две группы импульс­ных детекторов (каждый квад­рат — детектор), расположенные поперёк траекто­рии ч-ц (годоскопы) и образующие телескоп счётчи­ков.


счётчиков. По номерам счётчиков, давших сигнал о прохождении ч-цы, можно определить её траекторию. Точность измерений определяется ве­личиной зачернённого угла (рис. 2). Помещая их в магн. поле, можно измерять импульсы заряж. ч-ц и их знак. Следы тяжёлых заряж. ч-ц, образующихся, напр., при делении атомного ядра, можно обнаруживать с помощью нек-рых кристаллов.

См. также Дозиметрические прибо­ры и Калориметр ионизационный.

• Экспериментальная ядерная физика, пер. с англ., т. 1, М., 1955; В е к с л е р В., Грошев Л., Исаев Б., Ионизацион­ные методы исследования излучений, М.— Л., 1949; Ритсон Д., Эксперименталь­ные методы в физике высоких энергий, пер. с англ., М.,1964; Калашникова В. И., К о з о д а е в М. С., Детекторы элементар­ных частиц, М., 1966; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., М., 1969; Прин­ципы и методы регистрации элементарных частиц, пер. с англ., М., 1963; Прайс В., Регистрация ядерного излучения, пер. с англ., М., 1960. В. С. Кафтанов.

ДЕТОНАЦИЯ (франц. detoner — взры­ваться, от лат. detono — гремлю), процесс хим. превращения взрывча­того в-ва (ВВ), сопровождающийся выделением теплоты и распространяю­щийся с пост. скоростью, превышаю­щей скорость звука в данном в-ве.

151


В отличие от горения, где распростра­нение пламени обусловлено медленны­ми процессами диффузии и теплопро­водности, Д. представляет собой комп­лекс мощной ударной волны и следую­щей за её фронтом зоны хим. превра­щения в-ва (детонационная волна). Ударная волна (рис. 1) сжимает и на­гревает ВВ, вызывая в нём хим. реак­цию, продукты к-рой сильно расши­ряются — происходит взрыв. С другой стороны, энергия, выделяющаяся в результате хим. реакции, поддержи­вает ударную волну, не давая ей зату­хать.



Рис. 1. Распределе­ние давления р в детонац. волне (х — пространств. ко­ордината): 1 — зо­на исходного в-ва: 2 — фронт волны; 3 — зона хим. реакции; 4 — зона продуктов де­тонации; р₀ — нач. давление.


Скорость детонац. волн постоян­на для каждого ВВ, принимается в кач-ве его хар-ки и достигает 1—3 км/с в газовых смесях и 8—9 км/с в конден­сированных ВВ; давление на фронте ударной волны составляет ~1 — 5 МПа (~10 — 50 атм) и ~10 ГПа (~10⁵ атм) соответственно.

Гидродинамич. теория Д. позволяет рассчитать значение её скорости и распределение давления, плотности и темп-ры в детонац. волне на основе законов сохранения массы, импульса и энергии, ур-ния состояния в-ва, а также требования равенства скоро­сти детонац. вол­ны относительно продуктов реак­ции и скорости звука в них.

На рис. 2 адиа­бата А В отвечает ударной волне, бе­гущей в газе (р — давление, V — объём) и не вызываю­щей хим. реакции; CD — адиабата, построенная в предположении, что хим. реакция завершилась. При Д. сначала происходит ударный переход 1—2 (адиабатический процесс), затем хим. реакция переводит в-во из со­стояния 2 в состояние 3 по прямой, касающейся адиабаты CD. Дальней­шее расширение в-ва идёт по адиабате CD. Скорость v газовой Д. выража­ется через тепловой эффект q реакции (на 1 г в-ва) и показатель адиабаты  :

v=(2q(²-1)).

Кроме рассмотренной классич. Д. интенсивно исследуются т. н. спино­вая Д., характеризующаяся движени­ем детонац. волны по спирали, Д. в гетерогенных системах, малоскорост­ная Д.

Устойчивый процесс Д. не всегда возможен. Так, Д. не может распро­страняться в цилиндрич. заряде ма­лого диаметра (в-во разлетается через



Рис. 2.

боковую поверхность, что вызывает прекращение хим. реакции) или при концентрациях ВВ ниже или выше нек-рых предельных значений, зави­сящих от давления и темп-ры.

Д. создаётся в ВВ интенсивным механнч. или тепловым воздействием (удар, искра) и служит для возбуж­дения взрыва с помощью детонаторов. Во мн. случаях (напр., при горении топливной смеси в двигателях внутр. сгорания) Д. недопустима, поэтому подбираются определ. условия её сго­рания, исключающие Д.

• См. лит. при ст. Взрыв.

Б. В. Новожилов.

ДЕФЕКТ МАСС, разность  между суммой масс нуклонов (нейтронов и протонов), составляющих атомное ядро, и массой ядра М: =ZM_p+(A-Z)M_n-M. Здесь Z — число про­тонов в ядре, А — массовое число яд­ра, М_р и М_n — массы протона и нейт­рона. Д. м. выражается в ат. едини­цах массы и равен (с обратным зна­ком) энергии связи нуклонов в ядре. Чем больше Д. м., тем выше энергия связи и тем устойчивее ядро (см. Ядро атомное).

ДЕФЕКТОН, квазичастица, описыва­ющая поведение дефектов в кванто­вых кристаллах.

ДЕФЕКТЫ кристаллической решёт­ки (от лат. defectus — недостаток, изъян), любое отклонение от её иде­ального периодич. ат. строения. Д. могут быть либо атомарного масшта­ба, либо макроскопич. размеров. Об­разуются в процессе кристаллизации, под влиянием тепловых, механич. и электрич. воздействий, а также при облучении нейтронами, эл-нами, рентг. лучами, УФ излучением (см. Радиа­ционные дефекты), при введении при­месей и т. п. Различают точечные Д., ли­нейные Д., Д., образующие в кристал­ле поверхности, и объёмные Д. Про­стейшим точечным Д. явл. вакансия — узел крист. решётки, в к-ром отсут­ствует атом. В кристаллах могут присутствовать чужеродные атомы или ионы, замещая осн. ч-цы, образующие кристалл (примесные), или внедряясь менаду ними (междоузлия). Точечными Д. явл. также собств. атомы или ионы, сместившиеся из норм. положений (междоузельные атомы), а также цент­ры окраски — комбинации вакансий с электронами проводимости или с дырками и др. В ионных кристаллах точечные Д. возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют т. н. дефект Шотки. Пара, состоящая из междоузельного иона и оставленной им вакансии, наз. дефек­том Френкеля.

Если один из атомов кристалла сместится из своего положения под ударом налетевшей ч-цы, вызванной облучением, он может в свою очередь сместить соседний атом и т. д. В ре­зультате смещённым может оказаться ряд атомов. Одномерное сгущение в расположении атомов или ионов, со­держащее атом или ион на отд. участ­ке ряда, наз. краудионом. Эстафетная передача импульса налетевшей ч-цы ионам или атомам кристалла с фокусировкой импульса вдоль плотно упакованных ат. рядов описывается квазичастицей, наз. фокусоном. При росте кристаллов и в процессе пластич. деформации в кристаллах могут возникать линейные Д., наз. дислокациями. Поверхностными Д. с разной ориентацией явл. границы меж­ду разориентированными участками кристалла, в частности границы двой­ников (см. Двойникование), Д. упа­ковки, границы сегнетоэлектрич. и магн. доменов, антифазные границы в сплавах, границы включений и др. Многие из поверхностных Д. представ­ляют собой ряды и сетки дислокаций. К объёмным Д. относятся: скопления вакансий, образующие поры и кана­лы; включение посторонней фазы, пу­зырьки газов, пузырьки маточного р-ра; скопления примесей на дисло­кациях и в зонах роста.

Д. в кристаллах вызывают упругие искажения структуры, обусловли­вающие появление внутр. механич. напряжений. Д. влияют на спектры поглощения и люминесценции, на рас­сеяние света в кристалле и т. д. Они изменяют электропроводность, тепло­проводность, сегнетоэлектрич. и магн. св-ва и т. п. Дислокации определяют пластичность кристаллов и явл. ме­стами скопления примесей. Объёмные Д. также снижают пластичность, влияют на прочность, электрич. и магн. св-ва кристалла.

Все перечисленные Д. часто наз. статическими. Отклонения от перио­дичности, связанные с тепловыми коле­баниями ч-ц, составляющих кристалл, наз. динамич. Д. (см. Колебания кри­сталлической решётки).

• Вакансии и другие точечные дефекты в ме­таллах и сплавах, М., 1961; Г е г у з и н Я. Е., Макроскопические дефекты в металлах, М., 1962; Современная кристал­лография, т. 2, М., 1979; Сиротин Ю. И., Шаскольская М. П., Основы крис­таллофизики, М., 1975; Лейбфрид Г., Б р о й е р Н., Точечные дефекты в металлах, пер. с англ., М., 1981; Вавилов В. С., К и в А. Е., Н и я з о в а О. Р., Механизмы образования и миграции дефектов в полупро­водниках, М., 1981. М. В. Классен-Неклюдова, А. А. Урусовская.

ДЕФОРМАЦИЯ (от лат. deformatio — искажение), изменение конфигурации к.-л. объекта, возникающее в резуль­тате внеш. воздействий или внутр. сил. Д. могут испытывать тв. тела (крист., аморфные, органич. происхождения), жидкости, газы, поля физические, жи­вые организмы и др.

ДЕФОРМАЦИЯ механическая, изме­нение взаимного расположения мно­жества ч-ц матер. среды (твёрдой, жидкой, газообразной), к-рое приво­дит к изменению формы и размеров тела или его частей и вызывает изме­нение сил вз-ствия между ч-цами, т. е. возникновение напряжений. Дефор­мируемыми явл. все в-ва. Д. может быть следствием теплового расшире­ния, воздействия магн. или электрич. полей, а также внешних механиче­ских сил.

152


В тв. телах Д. наз. упругой, если она исчезает после снятия на­грузки, и пластической, если она после снятия нагрузки не исчеза­ет; если она исчезает неполностью, то Д. наз. упругопластической. Если величина Д. явно зависит от времени, напр. возрастает при неизменной нагрузке (см. Ползучесть материалов), но обратима, она наз. вязкоупругой. Все реальные тв. тела даже при малых Д. в большей или меньшей степени обладают пластич. св-вами. При нек-рых условиях пластич. св-вами тел можно пренеб­речь, как это делается в упругости теории. Тв. тело с достаточной точно­стью можно считать упругим, т. е. не обнаруживающим заметных пластич. Д., пока нагрузка не превысит нек-рого предела (предела упругости). Природа пластич. Д. может быть раз­личной в зависимости от темп-ры, про­должительности действия нагрузки или скорости Д.

Количественные хар-ки Д. входят в ур-ния, описывающие термомеханич. св-ва вещества, и в расчёты течений жидкости и газов, прочност­ных параметров конструкций и соору­жений, технол. процессов обработки давлением и т. п. Наиболее просто Д. тела описывается, когда изменение формы и размеров любых двух одина­ковых элементов (напр., кубиков, мыс­ленно вырезанных из тела) одинаково. Напр., при гидростатич. Д., к-рая возникает в теле при равномерном всестороннем сжатии, все линейные размеры любого элемента тела умень­шаются в одинаковое число раз, т. е. Д. тела определяется относит. изме­нением объёма любой его части, в т. ч. и тела в целом. В нек-рых других слу­чаях Д. разл. элементов тела неоди­накова, но можно выделить характер­ную Д., определяющую тип Д. тела в целом. Так, при кручении стержня характерной Д. явл. взаимный пово­рот двух поперечных сечений, при из­гибе бруса — кривизна изогнутой оси. Эти суммарные Д. порождаются не­однородными полями Д. множества элементов объёма.

Простейшими элем. Д. являются относит. удлинение и сдвиг. Отно­сительным удлинением  стержня или матер. волокна среды длины l₀ наз. отношение изменения длины l-l₀ к первонач. длине: =(l-l₀)/l₀. Сдвигом наз. изме­нение угла между элем. волокнами, исходящими из одной точки и обра­зующими прямой угол до Д.

Для описания Д. тела произвольной формы вводится количеств. мера Д. бесконечно малой окрестности к.-л. точки. Считается, что Д. окрестности точки определена, если известны отно­сит. удлинения бесчисленного множе­ства элементарных (бесконечно ма­лых) волокон, содержащих рассмат­риваемую точку, и изменения углов между ними. Д. наз. малой, если относит. удлинения и сдвиги значительно меньше единицы. Относит. уд­линения элем. волокон, содержащих нек-рую точку М и направленных до Д. параллельно координатным осям прямоуг. системы Ox₁x₂x₃, при малой Д. обозначаются ₁₁, ₂₂, ₃₃, а сдви­ги между ними — 2₁₂, 2₂₃, 2₃₃, при­чём ₁₂=₂₁, ₂₃=₃₂, ₃₁=₁₃. Шесть величин ₁₁, ₂₂, ₃₃, ₁₂, ₂₃, ₃₁ обра­зуют тензор Д. в точке М. Относит. удлинение и поворот любого элем. волокна, содержащего точку М, вы­числяются по значениям _ij. Т. о., тензор Д. полностью определяет де­формированное состояние тела, к-рое наз. однородным, если _ij одинаковы во всех точках тела.

Относит. изменение объёма окрест­ности точки =₁₁+₂₂+₃₃. Величи­на =/3 наз. средней (гидроста­тической) Д. В каждой точке среды существуют три таких взаимно пер­пендикулярных волокна, что углы между ними при Д. остаются прямыми (сдвиги равны нулю). Относит. удли­нения волокон ₁, ₂, ₃ наз. глав­ными удлинениями или главными Д., а их направления — главными осями Д. в точке.

Компоненты тензора малой Д. вы­ражаются через перемещения точек u₁, u₂, u₃ в направлениях коорди­натных осей ф-лами:



Количеств. мера конечной (боль­шой) Д. определяется изменениями хар-к геометрии системы координат­ных линий, к-рые как бы вморожены в среду и деформируются вместе с ней. см. также Девиатор деформации и Интенсивность деформации.

Измерения Д. (механич., электрич., магнитные и др.) основаны на прямом или косвенном измерении расстояний между фиксиров. точками тела или порождаемых Д. эффектов (оптич., пьезоэлектрических и др.).

• Ильюшин А. А., Механика сплошной среды, 2 изд., М., 1978; И л ь ю ш и н А. А., Ленский В. С., Сопротивление материа­лов, М., 1959; Седов Л. И., Механика сплошной среды, 3 изд., М., 1976.

В. С. Ленский.

ДЕ ХААЗА — ВАН АЛЬФЕНА ЭФ­ФЕКТ, осциллирующая зависимость магнитной восприимчивости  мно­гих металлов от напряжённости магн. поля Н (точнее, от 1/Н), наблюдаемая при темп-pax, близких к абс. нулю (рис.);



открыт голл. физиками В. де Хаазом (W. de Haas) и П. ван Альфеном (P. van Alphen) в 1930. Природа Де X.— ван А. э. та же, что и в случае Шубникоеа — де Хааза эффекта. Пе­риод осцилляции связан с площадью экстремальных (по проекции квазиим­пульса на Н) сечений Ферми поверхности, поэтому исследование Де X.— ван А. э. позволяет получить инфор­мацию о её форме,

• см. при ст. Металлы, Твёрдое тело.

ДЕЦИ... (от лат. decem — десять), приставка к наименованию ед. физ. величины для образования наименова­ния дольной единицы, равной ¹/₁₀ от исходной. Обозначения: д, d. Напр., 1 дг (дециграмм)=0,1 г.