От лат evaporo испаряю и греч grapho пишу), метод получения изображений объектов в их собственном (обычно ик) тепловом излучении. Предложен нем
Вид материала | Документы |
- Реферат по русскому языку на тему: «Типы словарей», 284.65kb.
- Метод распознавания изображений гистологических препаратов в задачах медицинской диагностики, 31.25kb.
- Конспект лекций для 16-и часового курса начертальная геометрия издание 2-ое, 578.52kb.
- Обработка и передача изображений, 243.48kb.
- Социоло́гия (от лат socius общественный; др греч. λόγος мысль, причина) наука о закономерностях, 85.75kb.
- Isbn 5-7262-0634 нейроинформатика 2006, 165.42kb.
- М. В. Лычагин Зав кафедрой д э. н., профессор, 986.65kb.
- Предложен метод неразрушающего акустического контроля многофазных макрооднородных композитных, 14.58kb.
- От греч autos -сам, bios жизнь, grapho пишу, лит прозаический жанр; как правило, последовательное, 2051.5kb.
- М. В. Корытова научный руководитель Р. Т. Файзуллин, д т. н., профессор Омский государственный, 26.14kb.
В 1908 нем. учёный Г. Минковский показал, что Максвелла уравнения для покоящихся сред в сочетании с относительности принципом Эйнштейна однозначно определяют эл.-магн. поле в движущейся среде. Ур-ния для полей в движущейся (с пост. скоростью v) среде совпадают с ур-ниями Максвелла в покоящейся среде, однако материальные уравнения, связывающие напряжённости электрич. (E) и магн. (H) полей с электрич. (D) и магн. (В) индукциями для движущихся сред иные:

( и — диэлектрич. и магн. проницаемости среды). Ур-ния Максвелла
с матер. ур-ниями (1) удовлетворительно объясняют результаты всех экспериментов по изучению эл.-магн. явлений в движущихся средах. Ниже рассмотрены нек-рые из следствий теории Э. д. с.
Распространение электромагнитных волн в движущейся среде. Пусть в среде, движущейся со скоростью v, распространяется эл.-магн. волна

где E0 и Н0 — амплитуды электрич. и магн. полей, k — волн. вектор, — круговая частота волны, r, t — координата и время. В движущейся среде волн. вектор и частота [как вытекает из ур-ний Максвелла и (1), (2)] связаны соотношением

При v=0 (для покоящейся среды) k2=2/c2. В соотношение (3) входит угол между направлением распространения волны (вектором k) и скоростью v, kv=kvcos; поэтому условия распространения волны для разных направлений различны. При малых v, ограничиваясь величинами первого порядка по v/c, из (3) можно получить выражение для фазовой скорости vфаз волны, распространяющейся под углом к v.

направление фазовой скорости совпадает с направлением k. Эта ф-ла была подтверждена в Физо опыте. Из (4), в частности, видно, что скорость света в движущейся среде не равна сумме скоростей света в неподвижной среде и самой среды. Поляризация волны, т, е. направления векторов Е0 и H0, зависит от скорости среды: вектор E0 перпендикулярен не k, как в покоящейся среде, а вектору

вектор Н0 не перпендикулярен k и Е0. Если скорость среды зависит от координат и времени, напр. если среда вращается, то методы спец. теории относительности становятся недостаточными для определения эл.-магн. поля. Вид ур-ний поля может быть получен с помощью общей теории относительности. (При малых угл. скоростях вращения применима спец. теория относительности.)
Отражение и преломление света на движущихся границах раздела. Если эл.-магн. волна падает на движущуюся границу раздела двух сред, то, как и в случае покоящейся границы, волна частично отражается, а частично проходит через границу. Однако движение границы приводит к ряду новых физ. эффектов: оказывается, что угол падения не равен углу отражения, а частоты всех трёх

Рис. 1. Отражение света от движущегося зеркала. Угол отражения 2 не равен углу падения 1, частота 2 отражённого света не равна частоте 1 падающего света. Зеркало движется с пост. скоростью v навстречу падающему свету.
волн — падающей, отражённой и преломлённой — различны, при нек-рых скоростях границы может отсутствовать отражённая волна, но имеются две преломлённые с разными частотами и др.
Рассмотрим простейший пример — отражение света от движущегося в пустоте зеркала (Эйнштейн, 1905). В этом случае прошедшая волна отсутствует, имеются лишь падающая и отражённая волны (рис. 1). Если скорость v зеркала направлена по нормали к его плоскости, а волна падает на зеркало под углом 1 к нормали, то угол отражения а, след. образом выражается через 1:

где =v/c (предполагается, что зеркало движется навстречу падающей волне). При =0 (зеркало покоится) получим cos1=cos2, т. е. равенство углов падения и отражения. Напротив, если v с,
2 0 при любом 1, т. е. даже при скользящем падении отражённая волна уходит от зеркала по нормали. Частота отражённой волны связана с частотой падающей соотношением:

Если волна падает на движущееся зеркало по нормали, из (7) следует:

Если скорость зеркала близка к скорости света, частота отражённой волны во много раз больше частоты падающей.
В общем случае граница раздела не явл. идеально отражающей, поэтому, кроме падающей и отражённой, имеется преломлённая волна. Помимо этого, и граница раздела, и среды по обе стороны от неё могут двигаться с разл. скоростями. Если скорости сред по обе стороны от границы параллельны плоскости раздела, отражение волны от границы сопровождается поворотом плоскости поляризации, причём угол поворота пропорц. относит. скорости граничащих сред.
Для нахождения отражённой и преломлённой волн необходимо знать
869
условия, к-рым удовлетворяют поля на границе раздела. В системе отсчёта, в к-рой граница раздела покоится, граничные условия такие же, как в электродинамике неподвижных тел.
По изменению частоты при отражении волны от движущейся границы может быть определена скорость границы. Предложено также использовать этот эффект для умножения частоты эл.-магн. волн, применяя в кач-ве отражающих тел, в частности, пучки ускоренной плазмы. Эксперимент подтвердил такую возможность, однако достигнутая эффективность преобразования частот пока невелика.
Излучение электромагнитных волн в движущейся среде. Источниками излучения в движущейся среде, как и в покоящейся, явл. электрич. заряды и токи. Однако хар-р распространения эл.-магн. волн от источника, расположенного в движущейся среде, существенно отличается от хар-ра распространения волн в покоящейся среде. Пусть в нек-рой малой области движущейся среды расположен источник и время излучения мало. Если бы среда покоилась, то поле излучения расходилось бы от источника во все стороны с одинаковой скоростью, равной скорости света, т. е. всё поле излучения было бы сосредоточено вблизи от сферич. поверхности, расширяющейся со скоростью света. Движение среды приводит к тому, что скорость света в разных направлениях оказывается различной [см. ф-лу (5)]. Поэтому поверхность, на к-рой поле излучения отлично от нуля, уже не явл. сферой. Расчёт показывает, что эта поверхность имеет вид эллипсоида вращения с осью симметрии, направленной по скорости движения среды. Полуоси эллипсоида линейно растут со временем, а центр эллиптич. оболочки перемещается параллельно скорости среды. Т. о., оболочка, на к-рой сосредоточено излучение, одновременно расширяется и «сносится по течению» в движущейся среде («увлекается» средой). Если скорость перемещения среды сравнительно невелика, то источник излучения находится внутри этой оболочки (рис. 2).

Рис. 2. Распространение волн излучения в движущейся среде в случае, когда скорость движения среды не превышает фазовой скорости света. Источник излучения находится в начале координат. Среда движется вправо со скоростью v. Видно, что волн. поверхности «сносит по течению».
Если же скорость движения среды превышает фазовую скорость света, то оболочку «сдувает»

Рис. 3. Излучение волн в движущейся среде в случае, когда скорость среды превышает фазовую скорость света. Источник излучения находится в начале координат. Расходящиеся от источника волны оказываются по одну сторону от источника.
настолько сильно, что она вся оказывается «ниже по течению» и источник излучения находится вне этой оболочки (рис. 3).
Прохождение заряженной частицы через движущуюся среду. При рассмотрении излучения в движущейся среде предполагалось, что источник излучения покоится по отношению к этой среде. Если источник движется, то его поле излучения, как и в покоящейся среде, определяется интерференцией волн, испущенных источником в каждой точке своего пути. Отличие от случая покоящейся изотропной среды заключается в том, что из-за эффекта увлечения в движущейся среде скорость волн в разных направлениях различна (см. рис. 2 и 3).
Особенность излучения движущегося источника в движущейся среде можно понять на примере Черенкова — Вавилова излучения. Пусть в среде, движущейся со скоростью v, перемещается с пост. скоростью u точечная заряж. ч-ца. Для простоты будем считать, что и и v направлены по одной прямой. В покоящейся среде ч-ца может стать источником излучения, если её скорость превышает фазовую скорость света в среде с/. Возникающее излучение, наз. излучением Черенкова — Вавилова, уносит энергию от движущейся ч-цы, и ч-ца замедляется. В движущейся среде источником излучения Черенкова — Вавилова может быть движущаяся с малой скоростью или даже покоящаяся заряж. ч-ца. Если ч-ца покоится, а скорость движения среды превышает фазовую скорость света, возникает характерное волн. поле, представляющее собой излучение Черенкова — Вавилова в данном случае. При этом на ч-цу — источник излучения действует ускоряющая сила в направлении движения среды. Т. о., в движущейся среде хар-р вз-ствия заряж. ч-цы со средой меняется. В зависимости от скоростей ч-цы и среды потери энергии ч-цы могут иметь разл. величину и даже менять знак, что соответствует уже не замедлению, а ускорению частицы средой.
После того как стали получать (с помощью сильноточных и плазменных ускорителей) пучки заряж. ч-ц большой плотности, движущиеся с релятив. скоростями, интерес к Э. д. с. возрос. Плотные пучки во мн. отношениях ведут себя как макроскопич.
движущаяся среда. В связи с применением таких пучков появились новые возможности не только в Э. д. с. вообще, но также в изучении эффектов выше 1-го порядка по v/c, т. е. эффектов, в к-рых величина v/c не мала по сравнению с единицей.
• Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Болотовский Б. М., Столяров С. Н., Современное состояние электродинамики движущихся сред (безграничные среды), в кн.: Эйнштейновский сборник. 1974, М., 1976; Столяров С. Н., Граничные задачи электродинамики движущихся сред, там же. 1975 — 1976, М., 1978.
Б. М. Болотовский.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА КВАНТОВАЯ, см. Квантовая электродинамика.
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ, преобразователь силы электрич. тока в механич. перемещение, основанный на вз-ствии двух (или более) контуров тока. При протекании токов (пост. или перем.), связанных с измеряемой величиной, по неподвижной и подвижной катушкам измерит. механизма (рис.) в результате их эл.-магн. вз-ствия возникает вращающий

Схема электродинамич. измерительного механизма: 1 — секции неподвижной катушки; 2 — подвижная катушка; 3 — ось подвижной катушки; 4 — стрелка-указатель; I — ток. Устройство, создающее противодействующий момент, не показано.
момент, к-рый по мере поворота подвижной катушки уравновешивается моментом, создаваемым токоподводящими растяжками или пружинами. Для ослабления влияния внеш. магн. полей на слабые рабочие поля внутри механизма, Э. и. м. тщательно экранируют, а также применяют астатические механизмы, в к-рых влияние поля компенсируется системой подвижных и неподвижных катушек. Используется Э. и. м. гл. обр. в лаб. многопредельных амперметрах, вольтметрах и ваттметрах (осн. погрешность в % от верхнего предела измерений — до 0,1%).
Разновидность Э. и. м.— ферродинамич. измерит. механизм (Ф. и. м.), в к-ром для усиления магн. поля неподвижной катушки используется магнитопровод. Э. и. м. нечувствительны к внеш. магн. полям, обладают большим вращающим моментом, что снижает их чувствительность к механич. воздействиям и позволяет создавать на их основе регистрирующие приборы. Осн. область применения Ф. и. м.— амперметры, вольтметры, ваттметры, гл. обр. для изме-
870
рении на перем. токе, и варметры (с осн. погрешностью в % от верхнего предела измерений 0,2—2,5% на частотах не выше 500 Гц),
• Основы электроизмерительной техники, М., 1972; Справочник по электроизмерительным приборам, 2 изд., Л., 1977.
В. П. Кузнецов.
ЭЛЕКТРОИНЕРЦИОННЫЙ ОПЫТ, доказал, что проводимость металлов обусловлена свободными электронами. Выполнен Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси в 1912 (результаты не были опубликованы), а также амер. физиками Т. Стюартом и Р. Толменом в 1916.
В Э. о. катушка большого диаметра с намотанным на неё металлич. проводом приводилась в быстрое вращение и затем резко тормозилась. При торможении катушки свободные заряды в проводнике продолжали нек-рое время двигаться по инерции. Вследствие движения зарядов относительно проводника в катушке возникал кратковрем. электрич. ток, к-рый регистрировался гальванометром, присоединённым к концам проводника с помощью скользящих контактов. Направление тока свидетельствовало о том, что он обусловлен упорядоч. движением отрицательно заряж. ч-ц. Величина переносимого заряда прямо пропорц. отношению заряда к массе ч-ц, создающих ток. Измерения показали, что это отношение равно отношению заряда эл-на к его массе, полученному из др. опытов.
ЭЛЕКТРОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, изменение темп-ры диэлектрика под влиянием электрич. поля. В пироэлектриках изменение темп-ры пропорц. изменению напряжённости поля Е, в др. в-вах наблюдается лишь меньший по величине квадратичный Э. э.
ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, совокупность явлений, возникающих в дисперсных системах и выражающихся либо в движении одной фазы относительно другой под действием внеш. электрич. поля, либо в появлении разности потенциалов в направлении относительного движения фаз под действием механич. сил. К Э. я. относятся: электрофорез — движение в жидкости взвешенных тв. ч-ц, пузырьков, капель др. жидкости под действием внеш. электрич. поля; электроосмос — движение жидкости через капилляры или тв. пористые диафрагмы под действием внеш. электрич. поля; возникновение разности потенциалов в жидкости в направлении оседания находящихся в ней взвешенных тв. ч-ц (потенциал оседания, или седиментации); возникновение разности потенциалов между концами капилляра или поверхностями пористой перегородки при продавливании через неё жидкости (потенциал течения).
Возникновение потенциалов течения и седиментации — явления обратные электроосмосу и электрофорезу. Э. я.
связаны с существованием на границах фаз свободных электрич. зарядов (чаще ионов), располагающихся в виде двух противоположно заряж. слоев (двойной электрический слой). Внеш. электрич. поле, направленное вдоль границы фаз, приводит к относит. движению заряж. слоев, что, в свою очередь, вызывает относит. перемещение фаз, т. е. электроосмос или электрофорез. Обратное явление — перемещение одной фазы относительно другой вызывает перемещение заряж. слоев и, следовательно, появление разности потенциалов течения или седиментации. Для количеств. хар-ки Э. я. пользуются понятием электрокинетического потенциала, величина к-рого зависит от числа зарядов на границе раздела и их распределения в двойном электрич. слое.
Приближённая количеств. теория Э. я. разработана польск. физиком М. Смолуховским (1903). Она не учитывает отклонение двойного электрич. слоя от состояния равновесия и возникновение у дисперсных ч-ц индуцированного дипольного момента. Для учёта этих явлений Э. я. необходимо рассматривать совместно с др. электроповерхностными явлениями.
• Д у х и н С. С., Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем, К., 1975; Д у х и н С. С., Д е р я г и н Б. В., Электрофорез, М., 1976.
С. С. Духин.
ЭЛЕКТРОЛИЗ, совокупность электрохим. процессов, проходящих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении по нему электрич. тока. В результате этих процессов в-ва, входящие в состав электролита, выделяются в свободном виде.
Проводимость электролитов — ионная, прохождение тока в них связано с переносом в-ва. На аноде происходит электрохим. окисление отрицательно заряж. ионы становятся нейтр. атомами и выделяются из р-ра, а на катоде — восстановит. реакция: положит. ионы получают недостающие эл-ны.
Изучение и применение Э. началось в кон. 18 — нач. 19 вв. Осн. законы Э. были установлены экспериментально М. Фарадеем в 1833—34. Согласно первому закону Фарадея, масса m выделившегося на аноде в-ва пропорц. времени t прохождения через электролит тока и силе тока I:
m=kIt;
коэфф. пропорциональности k наз. электрохимическим эквивалентом данного в-ва.
Второй закон Фарадея устанавливает связь электрохим. эквивалента с химическим эквивалентом А—/n, где — молярная (или атомная) масса, n — заряд иона (в ед. абс. величины заряда эл-на е):
k=(1/F)A,
где F — Фарадея постоянная, численно равная заряду, к-рый должен
пройти через электролит, чтобы на электроде выделилась масса в-ва, численно равная k. Этот заряд переносят ионы, кол-во к-рых в массе в-ва, численно равной хим. эквиваленту,
составляет NA/n , где NA— число Авогадро (число молекул в грамм-молекуле). Поэтому F=qn(NA/n), где qn —
заряд одного иона. Так как заряд иона qn=ne, то F=eNA = 96500 Кл/моль.
Э. лежит в основе электрохим. метода получения чистых в-в, а также используется для создания тонких слоев одних в-в на поверхности других (никелирование, хромирование и Т. Д.).
Г. Я. Мякишев.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ, в широком смысле — жидкие или твёрдые в-ва и системы, в к-рых присутствуют в заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение по ним электрич. тока (ионную проводимость); в узком смысле — в-ва, распадающиеся в р-ре на ионы.
При растворении Э. под влиянием электрич. поля молекул растворителя происходит распад молекул Э. на отд. положительно и отрицательно заряж. ионы. Этот процесс наз. электролитической диссоциацией. По способности к электролитич. диссоциации а Э. условно делят на сильные (1) и слабые (а близка к 0). К сильным Э. относятся соли, нек-рые органич. кислоты и основания, к слабым — мн. органич. кислоты и основания. Степень диссоциации зависит также от природы растворителя, темп-ры, давления и др. факторов.
Св-ва очень разбавл. растворов Э. удовлетворительно описываются статистич. теорией. Не слишком разбавленные Э. явл. сложными системами из ионов, недиссоциированных молекул и ионных пар, молекул растворителя и др., и теория таких систем, к-рая учитывала бы все вз-ствия, пока не создана.
При прохождении электрич. тока через электролит на опущенных в него электродах происходят окислительно-восстановительные электрохим. реакции, в результате к-рых выделяются в свободном виде в-ва, входящие в состав Э. (см. Электролиз).
Г. Я. Мякишев.
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, люминесценция, возбуждаемая электрич. полем. Наблюдается в газах и тв. телах. При Э. атомы (молекулы) в-ва переходят в возбуждённое состояние в результате возникновения в нём к.-л. формы электрич. разряда. Из разл. типов Э. тв. тел наиболее важны инжекционная и предпробойная. Инжекц. Э. характерна для р — n-перехода в нек-рых ПП, напр. в SiC или GaP, в пост. электрич. поле, включённом в пропускном на-
871
правлении. В re-область инжектируются избыточные дырки, а в р-область — эл-ны (или те и другие в тонкий слой между р- и n-областями). Свечение возникает при рекомбинации эл-нов и дырок в р — n-слое.
Предпробойная Э. наблюдается, напр., в порошкообразном ZnS, активированном Си, А1 и др. и помещённом в диэлектрик между обкладками конденсатора, на к-рый подаётся перем. напряжение звук. частоты. При макс. напряжении на обкладках конденсатора в люминофоре происходят процессы, близкие к электрич. пробою: на краях частичек люминофора концентрируется сильное электрич. поле, к-рое ускоряет свободные эл-ны. Эти эл-ны могут ионизовать атомы; образовавшиеся дырки захватываются центрами люминесценции, на к-рых рекомбинируют эл-ны при изменении направления поля.
Э. газов — свечение газового разряда — используется в газоразрядных трубках. Э. тв. тел применяется для индикаторных устройств (электролюминесцентные знаковые индикаторы, мнемосхемы, преобразователи изображений и т. д.). • Прикладная электролюминесценция, М., 1974; Верещагин И. К., Электролюминесценция кристаллов, М., 1974.
М. В. Фок.