П падение тела
| Вид материала | Документы |
- 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.
плотность тока существенно больше, чем средняя по образцу. Шнурование тока возникает, когда дифф. электрич. сопротивление dE/dj становится отрицательным (см. Отрицательное дифференциальное сопротивление).
• См. лит. при ст. Диэлектрики, Полупроводники.
А. П. Леванюк.
ПРОБОЙ МАГНИТНЫЙ, туннельный переход эл-нов проводимости в металле с одной классич. орбиты в магн. поле на другую (см. Туннельный эффект). П. м. приводит к изменению энергетич. спектра металла в магн. поле. Наблюдается при низких (гелиевых) темп-рах в чистых монокристаллах ряда металлов (открыт амер. физиком М. Пристли у Mg в 1963). Вероятность туннельных переходов увеличивается с ростом магн. поля. П. м. приводит к перестройке траекторий эл-нов в магнитном поле: к ликвидации и (или) появлению открытых траекторий. Этой перестройкой обусловлены макроскопич. эффекты: вклад П. м. в гальваномагнитные явления, в де Хааза — ван Альфена эффект, а также в др. св-ва металлов, зависящие от магн. поля. Одно из наиболее ярких проявлений П. м.— осцилляции аномально большой амплитуды («гигантские осцилляции») ряда характеристик металла — магнето-сопротивления, поля Холла (см. Холла эффект) и др., наблюдаемые при изменении величины магн. поля.
Для понимания изменений св-в металлов в условиях П. м. необходим учёт квант. интерференционных эффектов, проявляющихся в движении эл-нов по системе классич. траекторий, связанных П. м.
• Каганов М. И., Магнитный пробой, «Природа», 1974, № 7.
М. И. Каганов.
ПРОБОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, общее название разл. по физ. природе процессов, приводящих к резкому возрастанию силы электрич. тока в среде, исходно не (или очень слабо) электропроводной. 1) П. э. вакуумного промежутка (см. Вакуумный пробой); 2) П. э. газового промежутка — нач. стадия электрического разряда в газах. См. также Искровой разряд, Стримеры; 3) о П. э. жидких и тв. диэлектриков и ПП см. в статьях Диэлектрики, Пробой диэлектриков, Полупроводники.
ПРОВОДИМОСТИ ЗОНА, частично заполненная или пустая (при абс. нуле темп-ры) энергетич. зона в электронном спектре тв. тела (см. Зонная теория). Эл-ны, находящиеся в П. з., наряду с дырками валентной зоны определяют электропроводность и участвуют в др. процессах переноса в тв. телах. Наличие эл-нов в П. з. при темп-ре T=0К отличает металлы от полупроводников и диэлектриков. У нек-рых тв. тел П. з. может перекрываться (полуметаллы) либо соприкасаться (бесщелевые полупроводники) с валентной зоной.
Э. М. Эпштейн.
ПРОВОДИМОСТЬ электрическая, т» же, что электропроводность.
ПРОВОДНИКИ, вещества, хорошо проводящие электрич. ток, т. е. обладающие высокой электропроводностью (низким уд. сопротивлением =1/). К хорошим П. обычно относят в-ва с <10-6—10-4 Ом•см. В-ва с большим (~108 Ом•см и выше) наз. диэлектриками. Промежуточное положение занимают полупроводники. К П. относятся металлы, электролиты и плазма. В металлах носителями заряда явл. квазисвободные эл-ны проводимости, в электролитах — положит. и отрицат. ионы, в плазме — свободные эл-ны и ионы. Металлы и углерод в проводящей модификации иногда наз. проводниками 1-го рода, электролиты — проводниками 2-го рода. Деление в-в на П. и непроводники условно, т. к. проводимость зависит от разл. факторов, в т. ч. от темп-ры. При очень низких темп-рах мн. металлы и нек-рые ПП переходят в сверхпроводящее состояние (см. Сверхпроводимость).
ПРОДОЛЬНАЯ ВОЛНА, волна, у к-рой характеризующая её векторная величина (напр., для гармонич. волн — векторная амплитуда) коллинеарна направлению её распространения (для гармонич. волн — волновому вектору It). К П. в. относятся, в частности, плоские (однородные) звук. волны в газах и жидкостях, ленгмюровские и ионно-звуковые волны в изотропной плазме, где колебания ч-ц (нейтральных или заряженных) происходят вдоль волнового вектора k. Продольность волны определяется структурой волнового поля. Напр., существуют плоские однородные, цилиндрически и сферически симметричные П. в. Но суперпозиция двух плоских продольных (напр., звуковых) волн, распространяющихся под углом друг к другу, образует неоднородную плоскую волну, ч-цы в к-рой в разных точках пр-ва движутся по разл. эллипсам.
• См. лит. при ст. Волны.
М. А. Миллер, Л. А. Островский.
ПРОДОЛЬНОЙ УПРУГОСТИ МОДУЛЬ, то же, что модуль Юнга. См. Модули упругости. ПРОДОЛЬНЫЙ ИЗГИБ, искривление длинного бруса прямолинейной формы, сжимаемого силой, направленной вдоль оси, вследствие потери устойчивости равновесия (см. также Устойчивость упругих систем). Пока действующая сила Р невелика, брус только сжимается. При превышении нек-рого значения, наз. критической силой, брус самопроизвольно выпучивается. Это нередко приводит к разрушению или недопустимым деформациям стержневых конструкций.
И. В. Кеппен.
ПРОЕКЦИОННЫЙ АППАРАТ, оптич. устройство, формирующее изображения оптические объектов на рассеивающей поверхности, служащей экраном. По способу освещения объекта
588
различают диаскопич., эпископич. и эпидиаскопич. П. а.
В диаскопическом П. а. (рис. 1) изображение на экране создаётся световыми лучами, проходящими сквозь прозрачный объект (диапозитив, киноплёнку). Это самая многочисленная и разнообразная группа П. а., предназначенная для фотопечати, просмотра диапозитивов, чтения микрофильмов и т. д.
Рис. 1. Оптич. схема диаскопич. аппарата: 1 — источник света; 2 — осветит. система (конденсор); 3 — диапозитив; 4 — объектив; 5 — экран.
Разновидностью диаскопич. П. а. явл. кинопроекц. аппарат.
Э п и с к о п и ч е с к и й П.. а. (рис. 2) проецирует на экран изображение непрозрачного объекта с помощью лучей, рассеиваемых этим
Рис. 2. Оптич. схема эпископич. аппарата: 1 — источник света; 2 — отражатель; 3 — проецируемый объект; 4 — объектив; 5 — зеркало; 6 — экран.
объектом. К ним относятся эпископы, приборы для копирования топографич. карт, проецирования рисунков и т. д.
Э п и д и а с к о п и ч е с к и й П. а. представляет собой комбинацию диаскопич. и эпископич. приборов (см. Эпидиаскоп), допускающую проецирование как прозрачных, так и непрозрачных объектов.
П, а. состоит из механич. и оптич. деталей. Механич. часть П. а. обеспечивает определённое положение объектов относительно оптич. части, смену объектов и требуемую длительность их проецирования. Оптич. часть, осуществляющая процесс проецирования, состоит из осветит. системы (включающей источник света и конденсор) и проекц. объектива.
• В о л о с о в Д. С., Ц и в к и н М. В., Теория и расчет светооптических систем проекционных приборов, М., 1960; Иванов А. М., Зарубежные любительские кадропроекторы и диаскопы, М., 1968.
ПРОЗРАЧНОСТЬ среды, отношение потока излучения (или для видимого света — светового потока), прошедшего в среде без изменения направления путь, равный 1, к потоку, вошедшему в эту среду в виде параллельного пучка. Т. о., высокой П. обладают среды с направленным пропусканием излучения. В диапазоне видимого света сквозь тела из
таких сред при подходящих их геом. формах предметы видны отчётливо. П. зависит от длины волны излучения; применительно к монохроматич. свету говорят о м о н о х р о м а т и ч е с к о й п р о з р а ч н о с т и. Прозрачность отличают от пропускания вообще, т. к. среда может быть непрозрачна, но в то же время пропускать рассеянный свет (напр., тонкие листы бумаги). Соответственно П. связана только с коэфф. направленного (но не диффузного) пропускания (см. Пропускания коэффициент). В слое толщиной 1 см П. оптич. кварца — ок. 0,999; оптич. стекла — 0,99—0,995.
ПРОИЗВОДСТВО ЭНТРОПИИ, прирост энтропии в физ. системе за ед. времени в результате протекающих в ней неравновесных процессов. П. э., отнесённое к ед. объёма, наз. л о к а л ь н ы м П. э. Если термодинамич. силы Xi (градиенты темп-ры, концентраций компонентов или их хим. потенциалов, массовой скорости, а в гетерогенных системах — конечные разности термодинамич. параметров) создают в системе сопряжённые им потоки Ji (теплоты, в-ва, импульса и др.), то локальное П. э. в такой неравновесной системе равно:
=mi=1XiJi. (1)
где т — число действующих термодинамич. сил. Полное П. э. равно интегралу от а по объёму системы. Если термодинамич. потоки и силы постоянны в пр-ве, то полное П. э. отличается от локального лишь множителем, равным объёму системы.
Потоки Ji связаны с вызывающими их термодинамич. силами Xi линейными соотношениями:
Ji=mk=1LikXk, (2)
где Lik—онсагеровские кинетич. коэффициенты (см. Онсагера теорема). Следовательно, П. э.
=ikXiLikXk, (3)
т. е. выражается квадратичной формой от термодинамич. сил.
П. э. отлично от нуля и положительно для необратимых процессов (критерий необратимости 0). В стационарном состоянии П. э. минимально (Пригожина теорема). Конкретное выражение для входящих в П. э. кинетич. коэфф. через потенциалы вз-ствия ч-ц определяется методами неравновесной статистич. термодинамики. В случае теплопроводности П. э. пропорц. квадрату градиента темп-ры и коэфф. теплопроводности, в случае вязкого течения — квадрату градиента скорости и сдвиговой вязкости.
• См. лит. при ст. Термодинамика неравновесных процессов.
ПРОМЕЖУТОЧНОЕ СОСТОЯНИЕ сверхпроводника, возникает в сверхпроводящем образце под действием внешнего магн. поля или магн. поля тока, протекающего по самому образцу (см. Сверхпроводимость).
Сверхпроводник в П. с. представляет собой мелкодисперсную систему чередующихся сверхпроводящих слоев и слоев о норм. электропроводностью (толщина слоев ~10-2 см). В норм. слоях сверхпроводимость разрушена имеющимся там магн. полем, близким к критическому магнитному полю. В сверхпроводящих слоях магн. поле отсутствует (см. Мейснера эффект). Образец переходит из сверхпроводящего состояния в П. с., когда увеличивающееся магн. поле достигает где-либо в образце критич. значения. П. с. переходит в нормальное, когда поле достигает критич. значения во всём образце и сверхпроводящие слои исчезают.
В П. с., возникающем под действием внеш. магнитного поля, границы раздела между слоями всегда покоятся. Под действием тока, протекающего по образцу, может осуществляться т. н. динамич. П. с., в к-ром границы раздела непрерывно движутся через образец (со скоростями 10-2—10-3 см/с), зарождаясь на одной из его поверхностей и исчезая на другой.
•Шенберг Д., Сверхпроводимость, пер. с англ., М., 1955, гл. 2—4; Т и н к х а м М., Введение в сверхпроводимость» пер. с англ., М., 1980, гл. 3.
А. Ф. Андреев.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ВЕКТОРНЫЕ БОЗОНЫ, группа векторных тяжёлых ч-ц, переносящих слабое взаимодействие, в к-рую входят две заряженные ч-цы (W+, W-) с массой ~80 ГэВ и одна нейтральная (Z°) с массой ~90 ГэВ. Открыты в 1983 в ЦЕРНе. См. Слабое взаимодействие. ПРОМИЛЛЕ (от лат. pro mille — на тысячу) (%0), единица относит. величины (безразмерного отношения двух одноимённых физ. величин), 1%0=10-3, в частности 1%0=0,1%. ПРОПОРЦИОНАЛЬНАЯ КАМЕРА, см. Пропорциональный счётчик.
ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ СЧЕТЧИК, газоразрядный детектор ч-ц, создающий сигнал, амплитуда к-рого пропорц. энергии, выделенной в его объёме, регистрируемой ч-цей. При полном торможении ч-цы в П. с. его импульс пропорц. энергии ч-цы. В отличие от ионизационной камеры, вблизи анода П. с. электрич. поле Е столь велико, что первичные эл-ны приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации. В результате на анод приходит лавина эл-нов. Отношение полного числа собранных эл-нов к первоначальному их числу наз. к о э ф ф и ц и е н т о м г а з о в о г о у с и л е н и я М, к-рый тем больше, чем больше величина Е/р (р — давление газа; в формировании импульса участвуют и ионы). В П. с. обычно используют коаксиальные электроды: катод — цилиндр, анод — тонкая
(10—100 мкм) нить, натянутая по оси цилиндра (рис.). Газовое усиление осуществляется вблизи анода на рас-
589
стоянии, сравнимом с диаметром нити, а весь остальной путь эл-ны дрейфуют в поле Е без «размножения». П. с., как правило, заполняют инертными газами с добавлением небольшого кол-ва многоатомных газов.
Схема пропорц. счётчика: а — область дрейфа электронов; б — область газового усиления.
Типичные хар-ки П. с.: M~103—104 (но может достигать 106); амплитуда импульса ~10-2 В при электрич. -ёмкости самого П. с. ок. 20 пФ; развитие лавины происходит за время ~10-9—10-8 с, однако момент появления сигнала на выходе П. с. зависит -от места прохождения ионизующей ч-цы, т. е. от времени дрейфа первичных эл-нов до анода. При радиусе ~1 см и давлении 1 атм время срабатывания П. с. относительно пролёта ч-цы ~10-7—10-8 с достигает 10-6 с.
П. с. используются для регистрации всех видов ч-ц: -частиц, эл-нов, осколков деления атомных ядер и т. д., а также для нейтронов, гамма- и рентг. квантов. В случае незаряж. ч-ц регистрируются вторичные заряж. ч-цы, возникающие в процессе вз-ствия нейтральных ч-ц с наполняющим счётчик газом (эл-ны, протоны отдачи и др.).
П. с. сыграл важную роль в развитии яд. физики довоенного времени, являясь наряду с ионизац. камерой практически единств. электронным спектрометрич. детектором.
В кон, 60-х гг. в физике ч-ц высоких энергий начала применяться п р о п о р ц и о н а л ь н а я к а м е р а, состоящая из большого числа (102—103) П. с., расположенных в одной плоскости и часто в одном газовом объёме. Такая геометрия позволяет по регистрации ч-ц в отдельных П. с. определить место прохождения ч-цы. Расстояние между соседними анодными нитями. ~1—2 мм, расстояние между анодной и катодной плоскостями ~1 см, разрешающее время ~10-7 с. Развитие микроэлектроники и внедрение в эксперим. технику ЭВМ позволили создать камеры, состоящие из десятков тыс. нитей, соединённых -с ЭВМ, к-рая запоминает и обрабатывает всю информацию от пропорц. камеры. Такая камера — одновременно быстродействующий спектрометр и трековый детектор.
В 70-х гг. появилась д р е й ф о в а я к а м е р а, в к-рой для измерения координаты места пролёта ч-цы используется дрейф эл-нов, предшествующий образованию лавины. Чередуя аноды и катоды отд. П. с. в одной плоскости и измеряя время дрейфа эл-нов, можно измерить место прохождения ч-цы через камеру с высокой точностью (~0,1 мм) при числе нитей в ~10 раз меньше, чем в пропорц. камере.
П. с. применяются в яд. физике и в физике ч-ц высоких энергий (в экспериментах на ускорителях и в косм. лучах), а также в астрофизике, геологии, археологии и др. С помощью П. с., установленного на «Луноходе-1», по спектру рентг. флюоресценции был произведён хим. элементный анализ в-ва поверхности Луны.
• См. лит. при ст. Детекторы,
В. С. Кафтанов, А. В. Стрелков.
ПРОПУСКАНИЕ в оптике, прохождение сквозь среду оптического излучения без изменения набора частот составляющих его монохроматич. излучений и их относит. интенсивностей. Различают направленное П., при к-ром рассеяние света в среде практически отсутствует; д и ф ф у з н о е П., при к-ром определяющим фактором явл. рассеяние, а преломление в среде и направленное П. не играют заметной роли, и смешанное П.— частично направленное и частично диффузное. Особый вид диффузного П.— р а в н о м е р н о-д и ф ф у з н о е П., при к-ром пространств. распределение рассеянного излучения таково, что яркость одинакова по всем направлениям.
ПРОПУСКАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ среды , отношение потока излучения Ф, прошедшего через среду, к потоку Ф0, упавшему на её поверхность: =Ф/Ф0. Чаще всего понятием П. к. пользуются для световых потоков. Значение П. к. тела зависит как от его размера, формы и состояния поверхности, так и от угла падения, спектр. состава и поляризации излучения. Различают П. к. для н а п р а в л е н н о г о пропускания (среда не рассеивает проходящего через неё излучения), П. к. для диффузного пропускания (среда рассеивает всё проникающее в неё излучение) и П. к. для с м е ш а н н о г о пропускания (с частичным рассеянием). П. к. находят по измерениям освещённости и яркости. Определение П. к.— одно из световых измерений (см. также Фотометрия).
ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ, уменьшение отражения коэффициентов поверхностей оптич. деталей путём нанесения на них непоглощающих плёнок, толщина к-рых соизмерима с длиной волны оптич. излучения. Без просветляющих плёнок, даже при норм. падении лучей, потери на отражение света могут составлять до 10% от интенсивности падающего излучения. В оптич. системах с большим числом поверхностей (напр., в объективах) потери света могут достигать 70% и более. Многократное отражение от преломляющих поверхностей приводит к появлению внутри приборов рассеянного света, что ухудшает качество изображений, формируемых оптич. системами приборов. Эти нежелат. явления устраняются с помощью П. о., к-рое явл. одним из важнейших применений оптики тонких слоев. П. о.— результат интерференции света, отражаемого от передних и задних границ просветляющих плёнок; она приводит к взаимному «гашению» отражённых световых волн и, следовательно, к усилению интенсивности проходящего света. При углах падения, близких к нормальному, эффект П. о. максимален, если толщина тонкой плёнки равна нечётному числу четвертей длины световой волны в материале плёнки, а преломления показатель (ПП) плёнки n2 удовлетворяет равенству n22=n1n3, где n1 и n3— ПП сред, граничащих с плёнкой (часто первой средой явл. воздух). Отражённый свет ослабляется тем сильнее, чем больше разность n3-n2; если же n2>n3, то интерференция отражённых от границ плёнки лучей, напротив, усилит интенсивность отражённого света (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость коэфф. отражения R от выраженной в долях световой волны X толщины тонкого слоя, нанесённого на подложку из стекла, для разл. значений показателя преломления слоя n2. Показатель преломления стекла n3=l,52;n1=1 (воздух).
Изменяя толщину просветляющей плёнки, можно сместить минимум отражения в разл. участки спектра.
Для деталей из стекла с низким ПП П. о. однослойными плёнками недостаточно эффективно. Применение двухслойных просветляющих плёнок позволяет почти полностью устранить отражение света от поверхности де-
Рис. 2. Зависимости в диапазоне видимого света (400—700 нм) коэфф. отражения R поверхности стекла с n3=l,52 от длины волны света : 1— для непросветлённой поверхности; 2 — для поверхности с однослойной просветляющей плёнкой, показатель преломления к-рой n2=1,40; 3 — то же при n2=1,23; 4 — для поверхности с трёхслойной просветляющей плёнкой.
тали-подложки независимо от её ПП, но лишь в узкой области спектра. Трёхслойные просветляющие плёнки дают возможность получить равномерно низкое (~0,5%) отражение в широкой спектр. области, напр. во всём видимом диапазоне (рис. 2).
590
Двух- и трёхслойные покрытия используют для П. о., работающей в УФ области, где из-за низкого значения n3 однослойные покрытия малоэффективны. Наилучшее П. о. в широкой области спектра может быть достигнуто с помощью неоднородных просветляющих плёнок, значение ПП к-рых плавно меняется от n подложки до n окружающей среды. В практически получаемых неоднородных плёнках n меняется ступенчато; ширина спектр. области с низким отражением увеличивается с возрастанием числа «ступенек», приближающим характер изменения ПП к плавному.
• См. лит. при ст. Оптика тонких слоев.
Л. Н. Капорский.