П падение тела

Вид материала

Документы

Содержание Поляризованные нейтроны Нейтронная физика. Р, рассчитанную на одну ч-цу и приходящуюся на еди­ницу напряжённости электрич. поля: =P/EN Лоренц — Лоренца формулой А. А. Гусев. Рис. 2. Полутеневые поляризаторы. Плос­кости поляризации двух их половин P Поляризация света, Поляриметрия. ПОЛЯРОИД (поляризационный све­тофильтр) Померанчука теорема Померанчука эффект Пондеромоторное взаимодей­ствие токов Пондеромоторные действия света Поперечная волна Порог болевого ощущения Порог слышимости Частотная зави­симость стандарт­ного порога слы­шимости чистого тона. Маскировка звука).

Подобный материал:

• Тема «кинематика материальной точки», 29.33kb.
• Урок изучения новых знаний в 9-м классе по теме: "Свободное падение тел", 145.66kb.
• Программа вступительных испытаний по физике механика, 48.4kb.
• Тема: строение тела животных, 47.92kb.
• Конспект урока физики в 7 классе Тема : Вес тела, 40.5kb.
• Тема. Малые тела Солнечной системы, 383.39kb.
• Книга о душе, 521.77kb.
• Владимир Данченко принципиальные вопросы общей теории чакр и тантрическая концепция, 1664.57kb.
• Беседа – лекция. Прием наркотика – всегда полет, но в конце – всегда падение, 76.9kb.
• Беседа – лекция. Прием наркотика – всегда полет, но в конце – всегда падение, 83.01kb.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ НЕЙТРОНЫ, совокупность нейтронов, спины s к-рых имеют преимуществ. ориента­цию по отношению к к.-л. выделенно­му направлению в пространстве, обычно направлению магн. поля Н. Т. к. нейтрон обладает спином ¹/₂, то в поле Н возможны две ориентации спина: параллельно или антипараллельно Я. Нейтронный пучок поляризован, если он содержит разное кол-во нейтронов со спинами, ориентированными вдоль (N₊) и против (N_-) поля. Степень по­ляризации:



Впервые П. н. были получены пропу­сканием пучка нейтронов через намаг­ниченную до насыщения жел. пласти­ну (амер. физиком Ф. Блохом, 1936, и исследован амер. физиком Д. Юзом с сотрудниками, 1947). Нейтроны с s║Н сильнее рассеиваются и выбывают из пучка. В результате пучок, прошед­ший через пластину, обогащается ней­тронами с антипараллельными спи­нами. При H~10 000 Э можно полу­чить Р_макс~0,6.

Более эффективен метод, основан­ный на дифракции нейтронов от опре­делённых плоскостей намагниченных ферромагн, монокристаллов (см. Ней­тронная оптика), напр. сплава Со—

576


—Fe. Меняя величину намагниченности и семейство отражающих плоскостей кристалла, можно изменять амплитуду когерентного магн. рассеяния нейтро­нов от 0 до нек-рой макс. величины. Это означает, что для ферромагн. монокристалла можно подобрать та­кое брэгговское отражение и величину яамагниченности, чтобы яд. и магн. амплитуды рассеяния оказались рав­ными. Тогда для нейтронов со спином, антипараллельным направлению нама­гниченности, суммарная амплитуда рассеяния равна 0, т. е., под углом Брэгга отразится пучок нейтронов со спинами, параллельными намагничен­ности. Дифракц. метод позволяет по­лучить монохроматич. пучок П. н. тепловых и резонансных энергий (см. Нейтронная спектроскопия) со сте­пенью поляризации до 0,99.

П. н. осуществляют также отраже­нием от ферромагн. зеркал. При опре­делённых условиях полное отражение испытывают нейтроны со спинами, па­раллельными намагниченности ферро­магнетика. Поляризатором нейтронов может служить и неоднородное магн. поле. Пучок нейтронов, проходя через такое поле, расщепляется на два пуч­ка, т. к. на нейтроны с двумя разны­ми ориентациями спинов действуют противоположно направленные силы (см. Штерна — Герлаха опыт).

Один из методов получения П. н.— рассеяние нейтронов на ориентиро­ванных ядрах (Ф. Л. Шапиро с сотруд­никами, 1963). Нейтроны пропускают через поляризованную яд. мишень. Амплитуда яд. рассеяния зависит от ориентации спина нейтрона относи­тельно спина ядра. Макс. рассеяние соответствует параллельности спинов нейтрона и ядра, минимальное — ан­типараллельности. Особенно эффектив­на мишень, содержащая ориентирован­ные протоны. Т. к. сечение рассеяния медленных нейтронов на протонах не зависит от их энергии, то удаётся по­лучить П. н. в интервале от 10^-2 эВ до 10⁴—10⁵ эВ. П. н. с энергией ~10⁶ эВ образуются при рассеянии нейтронов на ядрах за счёт спин-орби­тального вз-ствия.

П. н. используются в яд. физике как для исследования фундаментальных св-в вз-ствия нуклонов (несохранениё чётности в яд. силах, временная ин­вариантность яд. вз-ствий, динамика -распада нейтрона), так и при изу­чении структуры ядра. В физике тв. тела П. н позволяют исследовать кон­фигурацию неспаренных эл-нов в маг­нетиках, измерить магн. моменты отд. компонент в сплавах и т. д.

• Абов Ю. Г., Гулько А. Д., Крупчицкий П. А., Поляризованные медленные нейтроны, М., 1966. См. также лит. при сг. Нейтронная физика.

Ю. Г. Абов.

ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ атомов, ионов, молекул, способность этих ч-ц приоб­ретать дипольный момент р (см. Ди­поль) в электрич. поле Е. Появление р обусловлено смещением электрич. за­рядов в ат. системах под действием поля Е; такой индуцированный момент р исчезает при выключении поля; по­нятие П. не относят, как правило, к ч-цам, обладающим пост. дипольным моментом, напр. к полярным молеку­лам.

В относительно слабых полях зави­симость р от E линейная:

р=Е, (1)

где а имеет размерность объёма, явл. количеств. мерой П. и наз. также П. Для нек-рых молекул значение П. мо­жет зависеть от направления Е (ани­зотропная П.). В сильных полях зави­симость р(Е) перестаёт быть линейной.

В ф-ле (1) Е— электрич. поле в ме­сте нахождения ч-цы, т. е. локальное поле; для изолированной ч-цы оно совпадает с внеш. полем Е_внеш; в жид­кости или кристалле к Е_внеш добав­ляется Е_внутр, создаваемое окружаю­щими ч-цу зарядами др. ат. ч-ц.

При включении поля р появляется не мгновенно, время установления т момента р зависит от природы ч-ц и окружающей среды. Статич. полю от­вечает статич. значение П. В перемен­ном поле Е, напр. изменяющемся по гармонич. закону, П. зависит от его частоты  и времени установления т. При достаточно низких  и коротких  момент р устанавливается синфазно с изменениями Е и П. совпадает со ста­тич. П. При очень высоких  и боль­ших  момент р может вообще не воз­никнуть (ч-ца «не чувствует» поля). В промежуточных случаях (особенно при 1/) наблюдаются явления дис­персии и поглощения.

Различают неск. видов П. Э л е к т р о н н а я П. обусловлена смеще­нием в поле Е электронных оболочек относительно ат. ядер; и о н н а я П. (в ионных кристаллах) — со смеще­нием в противоположных направлени­ях разноимённых ионов из положения равновесия; атомная П. обуслов­лена смещением в молекуле атомов разного типа (она связана с несим­метричным распределением в моле­куле электронной плотности). Тем­пературная зависимость этих видов П. слабая: с ростом темп-ры П. неск. уменьшается.

В физике тв. и жидких диэлектри­ков под П. понимают ср. П. (поляри­зацию диэлектриков Р, рассчитанную на одну ч-цу и приходящуюся на еди­ницу напряжённости электрич. поля: =P/EN, где N — число ч-ц в еди­ницу объёма). П. полярных диэлектри­ков наз. о р и е н т а ц и о н н о й. Поляризация диэлектриков при скач­кообразных переходах его ч-ц из одно­го возможного состояния в другое под действием поля Е можно описывать, вводя релаксационную П. Характерная особенность этих видов П.— их резкая зависимость от темп-ры.

Понятие «П.» получило применение в физике диэлектриков, мол. физике и химии. Для относительно простых систем связь между П. и макроскопич.

хар-ками в-ва описывается, напр. для электронной П., Лоренц — Лоренца формулой или Клаузиуса — Моссотти формулой, а с учётом ориентационной П.— Ланжевена — Дебая формулой. С помощью этих и подобных им ф-л можно экспериментально определять П. Понятие «П.» применяется для объяснения и исследования нек-рых оптич. явлений (поляризации света, рассеяния света, оптической актив­ности, комбинационного рассеяния света), а также межмолекулярных взаи­модействий, особенно в системах из многоатомных молекул (в частности,

белков).

А. А. Гусев.

ПОЛЯРИМЕТР, 1) прибор для из­мерения угла вращения плоскости по­ляризации монохроматич. света в оп­тически активных веществах (д и с п е р с и ю оптической активности измеряют с п е к т р о п о л я р и м е т р а м и). В П., построенных по схеме полутеневых приборов (рис. 1, 2), измерение сводится к визуальному уравниванию яркостей двух половин поля зрения прибора и по­следующему считыванию показаний по шкале вращений, снабжённой нони­усом.



Рис. 1. Принципиальная схема полутене­вого поляриметра: 1 — источник света; 2 — конденсор; 3, 4 — полутеневой поляри­затор; 5 — трубка с исследуемым оптически активным в-вом; 6 — анализатор с отсчётным устройством; 7 — зрительная труба; 8— окуляр отсчётного устройства.



Рис. 2. Полутеневые поляризаторы. Плос­кости поляризации двух их половин P₁ и Р₂ составляют между собой малый угол 2 а. Если плоскость поляризации анализатора АА перпендикулярна биссектрисе 2 (а), обе половины 1 и II поля зрения имеют оди­наковую полутеневую освещённость. При малейшем повороте анализатора относит. освещённость I и 11 резко меняется (б и в).


Подобная методика визуальной регистрации обладает достаточно вы­сокой чувствительностью, что позво­ляет применять полутеневые поляри­метры для мн. целей. Однако более распространены автоматич. П. с фотоэлектрич. регистрацией, в к-рых та же задача сопоставления двух интенсивностей решается п о л я р и з а ц и о н н о й м о д у л я ц и е й светового потока (см. Модуляция света) и выде­лением на выходе приёмника света сигнала осн. частоты. Макс. чувстви-

577


тельность, достигнутая в наст. время в поляриметрич. измерениях с приме­нением лазеров, составляет 10^-7 град.

2) Прибор для определения с т е п е н и п о л я р и з а ц и и р частично поляризованного света (см. Поляриза­ция света). Простейший такой П.— полутеневой П. Корню, пред­назначенный для определения степени линейной поляризации. Осн. элемен­тами этого П. служат призма Волластона (см. Поляризационные призмы) и анализатор. Поворотом анализато­ра (шкала поворота проградуирована на значения р) уравнивают яркости полей, освещаемых пучками, к-рые при выходе из призмы имеют неодина­ковую интенсивность. Ф о т о э л е к т р и ч е с к и й П. для измерения линейной поляризации состоит из вра­щающегося вокруг оптич. оси П. ана­лизатора и фотоприёмника. Отноше­ние амплитуд переменной составляю­щей тока приёмника к постоянной не­посредственно даёт р. Поставив перед П. фазовую п л а с т и н к у ч е т в е р т ь д л и н ы в о л н ы (см. Компенсатор оптический, Поляриза­ционные приборы), можно использо­вать его для измерения степени круго­вой (циркулярной) поляризации.

П. широко и эффективно применя­ются в разл. исследованиях структуры и свойств в-ва (см. Поляриметрия), в решении ряда технич. задач. В част­ности, измерения степени циркуляр­ной поляризации излучения космич. объектов позволяют обнаружить силь­ные магн. поля во Вселенной.

• Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961. См. также лит. при ст. Поляризация света, Поляриметрия.

В. С. Запасский.

ПОЛЯРИМЕТРИЯ, методы исследо­вания, основанные на измерении:

1. с т е п е н и п о л я р и з а ц и и све­та и 2) оптической активности, т. е. величины вращения плоскости поляри­зации света при прохождении его через оптически активные вещества. Вели­чина такого вращения в растворах зависит от их концентрации; поэтому П. широко применяется для измерения концентрации оптически активных в-в (см. Сахариметрия).
   
2. Измерение в р а щ а т е л ь н о й д и с п е р с и и — изменения угла вращения при изме­нении длины волны света (т. н. с п е к т р о п о л я р и м е т р и я) — позволя­ет изучать строение в-в. Измерения производятся поляриметрами и с п е к т р о п о л я р и м е т р а м и.
   

Оптич. активность чрезвычайно чув­ствительна к любым изменениям строе­ния в-ва и к межмолекулярному вз-ствию, поэтому она может дать цен­ную информацию о природе замести­телей в молекулах как органических, так и комплексных неорганич. соеди­нений.

• Волькенштейн М. В., Молеку­лярная оптика, М.—Л., 1951; Джерасси К., Дисперсия оптического вращения, пер. с англ., М., 1962.

ПОЛЯРИСКОП, оптич. прибор для определения поляризации света, в к-ром используется интерференция света в сходящихся поляризованных лучах (см. Интерференция поляризо­ванных лучей). Типичный П.— П. Савара (рис.), состоящий из двух склеенных пластинок кристалличе­ского кварца одинаковой толщины d, вырезанных так, что их оптич. оси составляют с осью П. углы в 45°, и ана­лизатора, плоскость поляризации К-ро­го направлена под 45° к гл. сечениям верх. пластинки. При падении частич­но поляризованного света в поле зре­ния наблюдаются интерференц. поло­сы.



В случае полностью неполяризо­ванного света полосы отсутствуют при любой ориентации П.

ПОЛЯРИТОН, составная квазичасти­ца, возникающая при вз-ствии экситона или оптич. фонона с фотонами частоты =ξ/ћ, где ξ — энергия экситона или фонона. Свойства П., напр. их дисперсии закон, существенно отличаются от свойств как экситонов, так и фотонов. П. обусловливают осо­бенности оптич. спектров полупровод­ников и диэлектриков в области экситонных или фононных полос погло­щения.

ПОЛЯРОИД (поляризационный све­тофильтр), один из осн. типов оптич. линейных поляризаторов; представля­ет собой тонкую поляризац. плёнку, заклеенную для защиты от механич. повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками (плёнками). Плёнки П. обладают л и н е й н ы м д и х р о и з м о м (см. Плеохроизм), т. е. неодинаково погло­щают две линейно поляризованные перпендикулярно одна к другой со­ставляющие падающего на них света (оптическое излучение с любыми поля­ризац. хар-ками всегда можно преоб­разовать в совокупность таких со­ставляющих; см. Поляризация света). Различие в поглощения показателях П. для этих составляющих столь вели­ко, что при типичной толщине плёнки ~0,05—0,1 мм одна из них поглощает­ся практически полностью, а другая, лишь несколько ослабляясь, проходит через П. Поляризующие среды П. мо­гут быть кристаллическими (плёнки-монокристаллы или множество мель­чайших кристалликов, одинаково ори­ентированных и впрессованных в по­лимерную плёнку-матрицу); но чаще их действие обусловлено дихроизмом органич. молекул полимера, простран­ственно однородно-ориентированных. Ориентацию осуществляют с помощью растяжения, сдвиговых деформаций

или иной спец. технологии. Все П. отличает значит. рабочая а п е р т у р а поляризации, т. е. наибольший угол раствора сходящегося или расхо­дящегося пучка падающих лучей, при к-ром прошедший свет ещё максималь­но поляризован. Для крист. г е р а п а т и т о в ы х П. она составляет ок. 60°, для мол. и о д н о-п о л и в и н и л о в ы х достигает 80°. Эти П. относительно нестойки к воздействиям влаги и темп-ры св. 80°С. Более стойки молекулярные п о л и в и н и л е н о в ы е П. Важными преимуществами П. явл. компактность, технологич­ность изготовления и возможность по­лучения их с площадями поверхно­стей до ~1м². В то же время степень поляризации в них больше зависит от длины волны, чем в поляризационных призмах. Но их меньшее пропускание света вообще (~30%) в сочетании с невысокой термостойкостью снижает возможности их использования в ин­тенсивных световых потоках.

•Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976 (Общий курс физики); Б о р н М., Вольф 3., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961.

ПОЛЯРОН, электрон проводимости, движущийся в кристалле внутри по­тенциальной ямы. возникающей вслед­ствие поляризации и деформации крист. решётки им самим. П.— состав­ная квазичастица (электрон + связан­ные с ним фононы), к-рая может пере­мещаться по кристаллу как нечто це­лое. П. может быть носителем заряда в кристалле. Эффективная масса П. значительно больше, чем у электрона.

• Аппель Дж., Ф и р с о в Ю. А., Поляроны, М., 1975.

ПОМЕРАНЧУКА ТЕОРЕМА в кван­товой теории поля, устанавливает, что полные эфф. сечения вз-ствия ч-цы и античастицы с одной и той же ми­шенью при возрастании энергии столк­новения стремятся к одинаковому пределу. Сформулирована в 1958 И. Я. Померанчуком на основе общих положений квант. теории поля и пред­положения о том, что процесс рассея­ния адронов носит хар-р дифракции с пост. радиусом вз-ствия. Обобщение П. т. для дифф. сечений и анализ её применимости для растущих с энерги­ей радиусов вз-ствия (см. Сильное вза­имодействие) сделаны в 60-х гг. А. А. Логуновым.

В. П. Павлов.

ПОМЕРАНЧУКА ЭФФЕКТ, пониже­ние темп-ры смеси твёрдого и жидкого ³Не при её адиабатич. сжатии ниже 0,3 К. П. э. был предсказан И. Я. По­меранчуком (1950), экспериментально обнаружен Ю. Д. Ануфриевым (1965). П. э. обусловлен тем, что энтропия системы неупорядоченных ядерных спинов твёрдого ³Не остаётся постоян­ной вплоть до темп-ры Нееля T_N (см. Нееля точка), к-рая для тв. ³Не равна ~1 мК, а энтропия жидкого ³Не убывает по линейному закону, харак­терному для ферми-жидкости (см. Квантовая жидкость). В результате ниже 0,3 К энтропия жидкого ³Не ста-

578


новится меньше энтропии тв. ³Не, а теплота плавления ³Не — отрицатель­ной. Согласно Клапейрона — Клаузиуса уравнению, изменению знака теплоты плавления соответствует минимум на кривой плавления (в координатах давление — темп-ра, р — Т). При темп-рах, меньших темп-ры миниму­ма, адиабатич. сжатие ³Не приводит к понижению его темп-ры вдоль кри­вой плавления. П. э. используется для получения сверхнизких темп-р от 10— 20 мК до 1—1,5 мК.

А. С. Боровик-Романов.

ПОНДЕРОМОТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙ­СТВИЕ ТОКОВ, механич. взаимодей­ствие токов посредством возбуждае­мых ими магн. полей. Для двух про­водников l₁ и l₂ с токами I₁ и I₂ сила F₁₂, с к-рой элемент тока I₁l₁ действует на элемент тока I₂l₂ (рис.),



равна:



где  — магн. проницаемость среды, R₁₂ — единичный вектор, направлен­ный от l₁ к l₂. Аналогично опреде­ляется сила F₂₁. В общем случае элементарные силы не удовлетворяют 3-му закону Ньютона, однако резуль­тирующие пондеромоторные силы F₁₂ и F_2l замкнутых токов, вычисленные интегрированием по длине обоих кон­туров, этому закону удовлетворяют: F₁₂=-F₂₁. (Подробнее см. Ампера теорема.)

ПОНДЕРОМОТОРНЫЕ ДЕЙСТВИЯ СВЕТА, механич. действия оптиче­ского излучения на тела, ч-цы и отд. атомы и молекулы. Проявляется в том, что свет сообщает импульс (количество движения) телу, облучаемому им (све­товое давление) или испускающему его (световая отдача), и момент количест­ва движения (Садовского эффект). Т. к. световое поле характеризуется векто­ром напряжённости электрич. поля, то к П. д. с. можно отнести в нек-ром смысле и обратный пьезоэлектрич. эф­фект (см. Пьезоэлектрики), и электрострикцию, возникающие под действи­ем лазерного излучения.

ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА, волна, у к-рой характеризующая её векторная величина (напр., для гармонич. волн— векторная амплитуда) лежит в плоско­сти, перпендикулярной направлению распространения волны (для гармонич. волн — волновому вектору k). П. в. могут существовать в струнах или уп­ругих мембранах, когда смещения ч-ц

в них происходят строго перпендику­лярно направлению распространения волн. К П. в. относятся плоские одно­родные эл.-магн. волны в изотропном диэлектрике или магнетике: в этом случае поперечные колебания совер­шают векторы электрич. и магн. полей. П. в. обладает поляризацией, т. е. её вектор амплитуды определённым образом ориентирован в поперечной плоскости. У монохроматич. П. в. различают линейную, круговую и эллиптич. поляризации в зависимости от формы кривой, к-рую описывает вектор амплитуды (см. Поляризация света). Понятие П. в. так же, как и продольной волны, до нек-рой степени условно и связано со способом её описания. «Поперечность» и «продольность» волны определяются тем, какие величины реально наблюдаются.

• См. лит. при ст. Волны.

М. А. Миллер, Л. А. Островский.

ПОРОГ БОЛЕВОГО ОЩУЩЕНИЯ слуховой, величина звукового давления, при к-ром в ухе возникает ощущение боли. Болевым ощущением часто опре­деляют верх. границу динамич. диа­пазона слышимости человека. П. б. о. для синусоидальных сигналов равен в среднем 140 дБ по отношению к дав­лению 2•10^-5 Па (см. Порог слышимо­сти), а для шумов со сплошным спек­тром — 120 дБ. При отсутствии тре­нировки П. б. о. в обоих случаях при­мерно на 10 дБ ниже. При воздействии сильных звуков может произойти акустич. травма.

ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ, минималь­ная величина звукового давления, при к-ром звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Вели­чину П. с. принято выражать в деци­белах, принимая за нулевой уровень звукового давления 2•10^-5 Па на часто­те 1 кГц (для плоской звуковой вол­ны). П. с. зависит от частоты звука



Частотная зави­симость стандарт­ного порога слы­шимости чистого тона.


(рис.). При действии шумов и др. зву­ковых раздражений П. с. для данного звука повышается (см. Маскировка звука). У разных людей и у одних и тех же лиц в разное время П. с. может различаться в зависимости от возра­ста, физиол. состояния, тренирован­ности.

• Физиология сенсорных систем, Л., 1977.