От лат cavitas пу­стота), образование в капельной жид­кости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (т н. кавитац пузырьков или каверн). Кавитац

Вид материала

Документы

Содержание Локальные и квазилокальные коле­бания. Колебательная система Колебательное смещение Колебательные спектры Колебательный контур Рис. 2. Резонансная кривая колебат. конту­ра:  Колера правило Зависимость магнетосопротивления / трёх образцов индия от эфф. напряжённости поля, равной Н/ (0, Т), при разных темп-рах. Т) — электрич. сопротивление при H=0, (H, Т) Количественный спектраль­ный анализ КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ (им­пульс) Количество облучения Коллективные взаимодей­ствия. Коллективные методы уско­рения Ускорение ионов интенсивным реля­тивистским электронным пучком. Авторезонансный метод ускорения в интенсивном релятив. электронном пучке. Принцип автоускорения Плазменный метод ускорения Ускорение ионов электронными кольцами Э. Л. Бурштейн. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Вывихи. Переломы, 241.71kb.
• От лат evaporo испаряю и греч grapho пи­шу), метод получения изображений объектов, 2696.94kb.
• Реферат от лат rеfеrо "сообщаю", 198.27kb.
• Абсцесс и гангрена легкого определение заболевания острый абсцесс легкого, 403.26kb.
• Перелом подвздошной кости; перелом вертлужной впадины; перелом лобковой кости; открытая, 1124.91kb.
• Вишнев В. Н. Безродная Н. В. Остеохондроз Профилактика и лечение Введение, 623.65kb.
• Реферат от лат. «сообщать», 61.18kb.
• Лекция. Взаимосвязанные рынки, 285.49kb.
• Реферат Реферат, 36.91kb.
• Предыстория или как мне удалось получить музыкальное образование и чем это обернулось, 2157.21kb.

Ангармонизм. В действительности межат. «пружинки» не явл. строго линейными, а колебания — строго гармоническими (ангармонизм). Нелинейность межат. «пружинок» мала (малы амплитуды колебаний), однако благодаря ей отдельные норм. коле­бания не независимы, а связаны друг с другом и между ними возможно вз-ствие. Ангармонизм колебаний, в частности, объясняет тепловое рас­ширение кристаллов, отклонение теп­лоёмкости от закона Дюлонга и Пти в области высоких темп-р, а также отличие друг от друга изотермич. и адиабатич. упругих постоянных тв. тела и их зависимость от темп-ры и давления.

Локальные и квазилокальные коле­бания. На характер К. к. р. суще­ственно влияют дефекты крист. ре­шётки. Жёсткость «пружинок» и мас­сы ч-ц в области дефекта отличаются от таковых для идеального кристалла, В результате этого норм. волны не явл. плоскими. Напр., если дефект — примесный атом массы m₀, связанный с соседними атомами «пружинками» с жёсткостью ₀ то может случиться, что собств. частота колебаний дефекта ₀=2(₀/m₀) попадёт в запрещённую область частот. В таком колебании активно участвует лишь примесный атом и его ближайшее окружение. Поэтому оно наз. локальным. Если в кристалле дефектов достаточно много, то локальное колебание, возбуждён­ное на одном дефекте, может перей­ти на другой. В этом случае локаль­ные колебания обладают узкой по­лосой частот, т. е. образуют при­месную зону частот К. к. р.

В области низких частот могут су­ществовать т. н. квазилокаль­ные колебания, в частности такие колебания имеются в кристалле с тяжёлыми примесными атомами. Квазилокальные колебания при низ­ких темп-pax резко увеличивают ре­шёточную теплоёмкость, коэфф. термич. расширения, тепло- и электро­сопротивление; напр., 2 — 3% при­месных атомов, в 10 раз более тяжё­лых, чем атомы осн. решётки, спо­собны при малых темп-pax удвоить

296


значения решёточной теплоёмкости и коэфф. термич. расширения.

Локальные колебания протяжённых дефектов, напр. дислокаций, распро­страняются вдоль них в виде волн, но в остальной кристалл не прони­кают. Частоты этих колебаний могут принадлежать как запрещённой, так и разрешённой областям частот осн. решётки, отличаясь от них законом дисперсии. Таковы, напр., звуковые поверхностные волны, возникающие у плоской границы тв. тела (в о л н ы Р э л е я).

• Займан Дж., Электроны и фотоны. пер. о англ., М., 1962; его же, Принципы теории твердого тела, пер. с англ., М., 1966: Лейбфрид Г., Микроскопическая тео­рия механических и тепловых свойств крис­таллов, пер. с нем., М.—Л., 1963; М а р а д у д и н А., Дефекты и колебательный спектр кристаллов, пер. с англ., М., 1969; К и т т е л ь Ч., Введение в физику твердого тела, пер. с англ., М., 1978.

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, систе­ма, способная совершать слабозату­хающие собственные колебания. Под­робнее см. Осциллятор.

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ча­стиц, скорость v, с к-рой движутся по отношению к среде в целом ч-цы (бесконечно малые части среды), ко­леблющиеся около положения равно­весия при прохождении звук. волны. К. с. следует отличать как от ско­рости движения самой среды, так и от скорости распространения звук. волны или скорости звука с. Вели­чина v<при распространении зву­ковых и УЗ волн в любых средах (газах, жидкостях, тв. телах) и при любых достижимых интенсивностях звука.

КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ СМЕЩЕНИЕ ча­стиц, смещение  ч-ц среды по отноше­нию к среде в целом, обусловленное прохождением звук. волны. Направ­ление К. с. может совпадать или не совпадать с направлением распрост­ранения волны в зависимости от типа волны (см. Упругие волны). При всех достижимых интенсивностях звука К. с. <, где  — длина звуковой волны.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ (виб­рационные спектры), спектры моле­кул, обусловленные колебаниями в них атомов. К. с. обычно состоят из отдельных спектр. полос. Наблю­даются К. с. поглощения (см. Ин­фракрасная спектроскопия) и комби­национного рассеяния света в близ­кой и средней ИК областях спектра. Подробнее см. в ст. Молекулярные спектры, Спектры кристаллов. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, электрич. цепь, содержащая катушку ин­дуктивности L, конденсатор С и со­противление R, в к-рой могут воз­буждаться электрич. колебания. Если в нек-рый момент времени зарядить конденсатор до напряжения V₀, то его разряд (при малом R) носит колебат. хар-р. При свободных колеба­ниях в отсутствии потерь (R=0) на­пряжение на обкладках конденсатора

меняется во времени t по закону: V=V₀cos₀t, а ток в катушке ин­дуктивности: I = I₀sint, т. е. в К. к. возбуждаются собственные гармонич. колебания напряжения и тока с час­тотой 0=2/T₀, где Т₀ — период собств. колебаний, равный: Т₉= 2LC. В К. к. дважды за период происходит перекачка энергии из элек­трич. поля конденсатора в магнитное поле катушки индуктивности и об­ратно.

В реальных К. к. часть энергии те­ряется (R0), что приводит к зату­ханию колебаний. Амплитуда колеба­ний постепенно уменьшается, так что напряжение на обкладках конденса­тора меняется уже по закону: V= V₀e^-tcost, где =R/2L — коэфф.

затухания, а =(²₀ -²) — частота затухающих свободных колебаний. Т.о., потери приводят к изменению не только амплитуды колебаний, но и их периода T=2/. Кач-во К. к. обычно характеризующего доброт­ностью Q=(1/R)L/C), Величина Q

определяет число колебаний, к-рое совершит К. к. после однократной зарядки его конден­сатора, прежде чем амплитуда колебаний уменьшится в е раз. Если включить в К. к. генератор с пере­менной эдс U= U₀cost (рис. 1), то в К. к. воз­никнет колебание, яв­ляющееся суммой его собств. колеба­ний с частотой со и вынужденных — с частотой . Через нек-рое время собств. колебания в контуре затухнут и останутся только вынужденные, ам­плитуда к-рых определяется соотно­шением





т. е. зависит не только от амплитуды внешней эдс U₀, но и от её частоты . Зависимость амплитуды колебаний в К. к. от  наз. резонансной характеристикой контура (рис. 2). Резкое увеличение ампли­туды (резонанс) имеет место при зна­чениях , близких к собств. частоте ₀ К. к. При =₀ амплитуда колеба­ний V_макс в Q раз превышает ампли­туду внешней эдс U₀. Т. к. обычно Q>>1, то К. к. позволяет выделить из множества колебаний те, частоты к-рых близки к ₀. Именно это св-во (избирательность) К. к. используется на практике. Область (полоса) частот  вблизи ₀, в пределах к-рой ам­плитуда колебаний в К. к. меняется мало, зависит от его добротности

Q=/. Системы с двумя или несколь­кими связанными между собой К. к. могут обладать резонансной кривой, близкой к прямоугольной (пунктир на рис. 2), что важно для практич. приложений.



Рис. 2. Резонансная кривая колебат. конту­ра: ₀ — частота собств. колебаний;  — частота вынужденных колебаний. Пунк­тир — резонансная кривая двух связанных контуров.


К. к. обычно применяются в кач-ве резонансной системы радиотехн. уст­ройств в диапазоне частот от 50 кГц до 300 МГц. На более высоких час­тотах роль К. к. играют отрезки двухпроводных и коаксиальных ли­ний передачи, а также объёмные ре­зонаторы и открытые резонаторы.

• Основы теории колебаний, М., 1978; П е й н Г., Физика колебаний и волн, пер. с англ., М., 1979; Основы теории колеба­ний, М., 1978.

КОЛЕРА ПРАВИЛО, утверждает, что относит, изменение электрич. сопро­тивления / металла в магн. поле напряжённостью Н (магниторезистивный эффект) при разных темп-pax Т и у разл. образцов (разное кол- во примесей и дефектов решётки) мо­жет быть выражено единой универсальной зависимостью (рис.):




Зависимость магнетосопротивления / трёх образцов индия от эфф. напряжённости поля, равной Н/ (0, Т), при разных темп-рах.




(0, Т) — электрич. сопротивление при H=0, (H, Т)—электрич. сопро­тивление при H0. Правило сфор­мулировано нем. физиком М. Колером (М. Kohler) и установлено эмпири­чески в 1938. К. п. объясняется тем, что гл. причина изменения  в маг­нитном поле — изменение движения эл-нов под действием Лоренца силы, а

297




(l — длина свободного

пробега эл-на, r_H — радиус его траек­тории в поле iff). К. б. непримени­мо к монокристаллам металлов (см. Гальваномагнитные явления).

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СПЕКТРАЛЬ­НЫЙ АНАЛИЗ, определение концент­рации в-в в смесях по их спектрам поглощения и испускания. Осуществ­ляется путём сравнения интенсив­ности линий искомого в-ва с интенсив­ностью линий стандартного в-ва (в-ва с известным количеств. составом). См. Спектральный анализ.

КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ (им­пульс), мера механич. движения, равная для материальной точки про­изведению её массы т на скорость v. К. д. mv — величина векторная, направленная так же, как скорость точки. Под действием силы К. д. точки изменяется в общем случае и численно, и по направлению; это из­менение определяется вторым (основ­ным) законом динамики (см. Ньютона законы механики).

К. д. Q механич. системы равно геом. сумме К. д. всех её точек или произведению массы М всей системы на скорость v_c её центра масс: Q=m_kv_k=Mv_c. Изменение К. д. си­стемы происходит под действием только внеш. сил, т. е. сил, действую­щих на систему со стороны тел, в эту систему не входящих. Согласно тео­реме об изменении К. д., Q₁-Q₀=S^e_k, где Q₀ и Q₁ — К. д. системы в начале и в конце нек-рого проме­жутка времени, S^e_k — импульсы внеш. сил F^e_k (см. Импульс силы) за этот промежуток времени (в дифф. форме

теорема выражается ур-нием dQ/dt=F^e_k). Этой теоремой пользуются при решении мн. задач динамики, в частности в теории удара.

Для замкнутой системы, т. е. сис­темы, не испытывающей внеш. воз­действий, или в случае, когда геом. сумма действующих на систему внеш. сил равна нулю, имеет место закон сохранения К. д. При этом К. д. отд. частей системы (напр., под дей­ствием внутр. сил) могут изменяться, но так, что величина Q=m_kv_k ос­таётся постоянной. Этот закон объяс­няет такие явления, как реактивное движение, отдача (или откат) при выстреле, работа гребного винта или вёсел. Напр., если рассматривать ру­жьё и пулю как одну систему, то дав­ление пороховых газов при выстреле будет для этой системы силой внут­ренней и не может изменить К. д. системы, равное до выстрела нулю. Поэтому, сообщая пуле К. д. m₁v₁, направленное к дульному срезу, по­роховые газы сообщат одновременно ружью численно такое же, но противоположно направленное К. д. m₂v₂, что вызовет отдачу; из равенства m₁v₁=m₂v₂ (где v₁, v₂ — численные значения скоростей), зная скорость v₁ пули при вылете из ствола, можно найти наибольшую скорость v₂ от­дачи (а для орудия — наибольшую скорость отката).

При скоростях, близких к скорости света с, К. д. свободной ч-цы опреде­ляется ф-лой p=mv/(1-²), где =v/c; когда v<эта ф-ла переходит в обычную: p=mv (см. Относитель­ности теория).

К. д. обладают и поля физические (электромагнитные — см. Импульс электромагнитного поля, гравитаци­онные и др.). К. д. поля характери­зуется его плотностью (отношением К. д. элем. объёма к этому объёму) и выражается через напряжённость поля или его потенциал и т. д.

О К. д. элем. ч-ц см. Квантовая ме­ханика,

С. М. Таре.

КОЛИЧЕСТВО ОБЛУЧЕНИЯ, то же, что энергетическая экспозиция.

КОЛИЧЕСТВО ОСВЕЩЕНИЯ, то же, что экспозиция.

КОЛЛЕКТИВНАЯ ЛИНЗА (коллек­тив) (от лат. collectivus — собира­тельный), собирающая плосковыпук­лая линза (или система линз), приме­няемая в оптич. системе для уменьше­ния виньетирования наклонных пуч­ков без увеличения поперечных раз­меров системы, находящейся после неё. К. л. располагается в плоскости действит. изображения объекта (или вблизи неё), так что она не оказывает существенного влияния на величину и положение изображения объекта, да­ваемого оптич. системой. К. л. явл. составной частью линзовых оборачи­вающихся систем.

КОЛЛЕКТИВНЫЕ ВЗАИМОДЕЙ­СТВИЯ. Система, состоящая из боль­шого числа взаимодействующих ч-ц, приобретает т. н. коллективные св-ва, к-рые проявляются в согласованности движения всех её ч-ц. Это движение в классич. механике описывается как распространение в системе совокуп­ности волн для т. н. коллективных степеней свободы (зависящих от ко­ординат всех ч-ц системы). Такие волны могут обмениваться энергией и импульсом, т. е. взаимодействовать между собой; это вз-ствие и наз. К. в. В квант. теории возбуждение коллективных степеней свободы или соответствующих им волн рассматри­вается как рождение квазичастиц, а К. в.— как вз-ствие между ними. Напр., коллективным степеням сво­боды в крист. решётке соответствуют нормальные колебания её атомов или, на языке квант. физики, фононы. Во вз-ствии фононов принимают участие все атомы решётки, в этом прояв­ляется коллективный хар-р вз-ствия. Др. пример К. в.— вз-ствие между спиновыми волнами (магнонами) в фер­ромагнетиках. К К. в. относят также и вз-ствие между квазичастицами разной физ. природы, напр. магнонов с фононами.

• Б о м Д., Общая теория коллективных переменных, пер. с англ., М., 1964.

Д. Н. Зубарев.

КОЛЛЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ УСКО­РЕНИЯ заряженных ч-ц, ускорение заряж. ч-ц в электрич. поле, к-рое создаётся коллективным воздействием ансамбля ускоряемых и посторонних ч-ц. Эти методы ускорения отличаются от обычных, применяемых в «классич.» ускорителях, где ускоряющее поле создаётся внеш. генератором. Идея К. м. у. восходит к В. И. Векслеру (1956). Суть К. м. у. состоит в том, что образованный тем или иным спо­собом движущийся плотный сгусток эл-нов увлекает своим электрич. по­лем положит. ч-цы (протоны, ионы), сообщая им энергию, превышающую энергию эл-нов. Конечная энергия ионов во столько раз больше энергии эл-нов того же сгустка, во сколько раз масса иона больше массы эл-на; если ускоряются протоны, то это отноше­ние равно 1836. Предложено свыше 10 схем К. м. у., отличающихся преж­де всего способом создания движу­щихся сгустков релятив. эл-нов. Все они находятся в стадии разработки, наиб. разработанные из них описаны ниже.

Ускорение ионов интенсивным реля­тивистским электронным пучком. Пу­чок эл-нов, попадая в разреж. газ и ионизуя его, ускоряет часть ионов газа до энергий, значительно превы­шающих энергию эл-нов. Механизм ускорения окончательно пока не вы­яснен, предполагается, что ионы ув­лекаются электронным сгущением, об­разующимся на фронте пучка. Вхо­дящий в газ пучок тормозится собств. кулоновским полем, его передние ч-цы (фронт) замедляются, образуя более плотный сгусток. Происходящая под влиянием эл-нов ионизация газа по­степенно нейтрализует «хвост» элект­ронного пучка, его тормозящее дей­ствие ослабляется, и «голова» пучка всё время продвигается вперёд со ско­ростью, определяемой скоростью ней­трализации, увлекая за собой ионы газа. Т. о., электронный сгусток дви­жется со скоростями, зависящими от времени ионизации. Положительно заряж. ионы, попавшие в начальный момент в уплотнённую часть элект­ронного пучка, удерживаются отри­цательно заряж. эл-нами и движутся вместе с таким скачком плотности вдоль трубки с той же скоростью, а следовательно (из-за их большой массы), обладают во много раз боль­шей энергией, чем эл-ны. Разработаны способы управления скоростью дви­жения фронта ионизации, что явл. решающим для этого метода.

Авторезонансный метод ускорения в интенсивном релятив. электронном пучке. Состоит в использовании для ускорения ионов электрич. поля волн плотности заряда, бегущих в элект­ронном пучке, находящемся в магн.

298


поле (идея, экспериментально ещё не подтверждена).

Принцип автоускорения основан на перераспределении энергии между ч-цами сгустка. При вз-ствии интен­сивного сгустка ускоряемых ч-ц с ок­ружающей средой одни ч-цы сгустка могут отдавать энергию среде, а дру­гие получать от неё эту же энергию и ускоряться. Принцип автоускоре­ния проверен экспериментально на резонансных структурах типов радио­волновода, объёмного резонатора. Он позволяет в неск. раз увеличить энер­гию интенсивного сгустка ч-ц.

Плазменный метод ускорения за­ключается в применении для ускоре­ния ионов электрич. поля волн в плазме. При прохождении мощных электронных пучков сквозь плазму создаются условия, при к-рых часть энергии пучка расходуется на созда­ние плазм. волны. Чтобы обеспечить регулярность этой волны, исполь­зуется предварит. небольшая модуля­ция электронного пучка внеш. эл.-магн. полем. Изменяя частоту и фазу модуляции, а также плотность плаз­мы, можно управлять возникающей волной и сделать её пригодной для ускорения ч-ц. Осн. трудность ме­тода состоит в эфф. возбуждении ус­тойчивой сильной плазменной волны, имеющей требуемые для захвата и ускорения ч-ц параметры.

Ускорение ионов электронными кольцами (Векслер, 1967). В релятив. электронных токовых кольцах, в к-рые вводятся положит. ионы, кулоновское расталкивание эл-нов почти полностью компенсируется взаимным притяжением параллельных нитей тока, так что для устойчивости кольца достаточна небольшая дополнит. фо­кусирующая сила (внеш. фокусирую­щее поле или небольшая примесь положит. ионов).



Упрощённая схема ускорителя с токовыми кольцами: 1 — электронное кольцо, перво­начально образованное в магн. поле H; 2 — сжатое кольцо, удерживающее ионы; 3 — кольцо, ускоряемое электрич. полем вместе с «захваченными» ионами; 4 — вакуумная камера; 5 — ускорит. трубка (волновод).


Сами же ионы бу­дут удерживаться в кольце сильным кулоновским полем интенсивного коль­ца и при движении кольца увлекаться им, что создаёт возможность их уско­рения. Этот вариант коллективного ускорения ионов имеет наибольшее практич. значение. В ОИЯИ (Дубна)

впервые реализовано ускорение тяжё­лых ионов токовыми кольцами. Ин­тенсивный электронный пучок из ли­нейного ускорителя «свёртывается» магн. полем в кольцо, затем благо­даря сильному увеличению магн. поля это кольцо сжимается, становясь бо­лее плотным, в него вводятся ионы (образующиеся обычно за счёт иони­зации газа в камере), после чего кольцо ускоряется перпендикулярно его плоскости (внеш. электрич. полем или выталкиванием из сильного магн. поля), увлекая с собой ионы и уско­ряя их (рис.).

• Диденко А. Н., Григорьев В. П., Усов Ю. П., Мощные электронные пучки и их применение, М., 1977; Саранцев В. П., II е р е л ь ш т е й н Э. А., Коллек­тивное ускорение ионов электронными коль­цами, М., 1979.

Э. Л. Бурштейн.

КОЛЛИМАТОР (от collimo, вместо правильного лат. collineo — направляю по прямой линии), оптич. устройство для получения пучков параллельных лучей. К. состоит из объектива или вогнутого зеркала, в фокальной пло­скости к-рого помещён освещённый предмет. Наиболее часто таким пред­метом служит отверстие непрозрач­ной диафрагмы. Объектив и предмет укреплены в зачернённой изнутри трубе (или корпусе иной формы). Параллельность пучка, выходящего из К., явл. приближённой: лучи, ис­пущенные одной точкой предмета, не могут быть совершенно точно парал­лельными между собой вследствие дифракции и аберраций объектива (см. Аберрации оптических систем); ко­нечность размеров предмета обуслов­ливает расхождение пучков лучей, исходящих из разных его точек. Фо­кусное расстояние, действующее отвер­стие и качество исправления аберра­ций объектива, а также форма и размеры предмета выбираются в соот­ветствии с назначением К. и условия­ми его использования. К. применяют­ся, напр., в астрономии для выверки больших измерит. инструментов и определения их коллимационной ошибки, в спектр. приборах для полу­чения пучков света, направляемых в диспергирующую систему, в разнооб­разных измерит., испытат. и вывероч­ных оптикомеханич. приборах. К. входит в состав автоколлимационных устройств (см. Автоколлиматор, Ав­токоллимация}.