Устаревшая ед частотного интервала. Названа в честь франц физика Ф. Савара (F. Savart). 1 С

Вид материала

Документы

Содержание Стримерная камера Стробоскопические приборы Стробоскопический метод из­мерений Стробоскопический эффект Строительная акустика Структурная вязкость Структурный анализ Рентгеновский струк­турный анализ, Дифракция рентгеновских лучей, Электронография, Нейтронография. Струхаля число Рис. 1. Спутная изобарическая струя газа: b Рис. 2. Сверхзвук. нерасчётная струя в сверхзвук. спутном потоке: х — нач. газодинамич. участок струи (первая «бочка»); х Ступенчатая ионизация Субмиллиметровая спектро­скопия Субъективные тона Суммовой тон А. А. Славнов. Б. К. Вайнштейн. А. С. Боровик-Романов. В. В. Мигулин. Квантовая механика. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Синдром удлинённого интервала qt и проблемы безопасности психофармакотерапии, 109.2kb.
• Товариство з обмеженою, 119.57kb.
• Н. Г. Чернышевского кафедра теоретической и математической физики рабочая программа, 152.3kb.
• Программа по физике для 10-11 классов общеобразовательных, 75.87kb.
• Татьяна Евгеньевна Зыкова. Сюных лет ему была интересна литература, 95.59kb.
• Электронная газета в рамках «Дня науки», посвященного Году российской космонавтики, 85.16kb.
• Лекция Логические основы компьютеров , 369.25kb.
• Игра ) Имя известного ученого, в честь которого названа самая популярная программа, 21.91kb.
• Физика биологических систем, 39.45kb.
• Динамика культурных процессов в современной России, 39.45kb.

СТРАТЫ (от лат. stratum — настил, слой), светлые слои, периодически чередующиеся с тёмными промежут­ками в положительном столбе раз­ряда низкого давления, напр. тлею­щего разряда. В одних случаях С. неподвижны, в других — перемеща­ются (бегущие С.), обычно от анода к катоду. Каждая С. обращена яркой и резкой стороной («головой») к катоду, а к аноду яркость С., как правило, убывает. В «голове» С. на­пряжённость электрич. поля, темп-ра и концентрация эл-нов велики (ви­зуально — светлый слой). При пе­ремещении эл-нов в процессе диф­фузии от «головы» С. к аноду их концентрация и темп-ра падают на­столько, что прекращается ионизация (появляется тёмный промежуток). За­тем возникает новый скачок электрич. потенциала, и образуется новая С. По совр. представлениям, С. явл. ионизационными волнами.

• Недоспасов А. В., Страты, «УФН», 1968, т. 94, в. 3, с. 439; П е к а р е к Л., Ионизационные волны (страты) в разрядной плазме, там же, с. 463.

Л. А. Сена.

^ СТРИМЕРНАЯ КАМЕРА, разновид­ность искровой камеры, в к-рой раз­ряд, вызванный импульсом высокого напряжения (~ 20 кВ/см), обрыва­ется на ранней стадии. В результате треки заряженных ч-ц, прошедших через камеру, выглядят как цепочки отдельных (не сливающихся) стриме­ров, длиной в неск. мм каждый.

СТРИМЕРЫ (англ., ед. ч. streamer, от stream — течь, проноситься), узкие светящиеся каналы, образующиеся в газе, находящемся в сильном элект­рич. поле при давлениях, близких к атмосферному, в стадии, предшеству­ющей электрич. пробою. Газ в этих каналах ионизован. Возникнув, С. удлиняются с большой скоростью (до 10⁶ м/с), превосходящей скорость дви­жения заряж. ч-ц между электро­дами. Объясняется это фотоиониза­цией, происходящей в сильном элект­рич. поле, создаваемом объёмным за­рядом вблизи «головы» С. См. также Искровой разряд.

Л. А. Сена.

СТРОБОСКОП (от греч. strobos -кружение, беспорядочное движение и skopeo — смотрю), прибор для на­блюдения быстрых периодич. движений, основанный на стробоскопиче­ском эффекте. С. первоначально пред­ставлял собой прибор-игрушку, со­стоящую из двух дисков, вращающих­ся на общей оси. На одном диске, как на циферблате часов, рисовались фи­гурки в разл. фазах к.-л. повторяю­щегося процесса, напр. положения движения шагающего человека. Дру­гой диск, скреплённый с первым, был прорезан радиальными щелями, через к-рые можно было видеть расположен­ные за ним картинки. При вращении дисков наблюдатель в смотровое окош­ко и сквозь щели вращающегося диска видел последовательно и на короткие мгновения каждую из картинок, и это расчленённое по времени на дискр. фазы движение объекта воспринима­лось им в виде слитного образа, со­вершающего непрерывное движение. Такое синтезирование единого зрит. образа движущегося предмета из по­следовательной серии смещённых от­носительно друг друга изображений наз. стробоскопич. эффектом 1-го типа.

Совр. С.— стробоскопические при­боры, использующие в осн. стробо­скопич. эффект 2-го типа. ^ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, контрольно-измерительные устройства для наблюдения быстрых периодич. движений объектов, основанные на стробоскопическом эффекте. С. п. при­меняются для измерения частоты ко­лебаний механич. и электронных си­стем, резонанса, числа оборотов ме­ханизмов, для изучения вибраций разл. тел и т. д. Принцип действия С. п. заключается в том, что совер­шающее периодич. движение тело ос­вещается импульсами света и делается видимым в отдельные, очень малые по сравнению с периодом колебаний тела промежутки времени. Если ча­стота импульсов света f₁ совпадает с частотой периода движения тела f, то тело кажется остановившимся. При нек-ром различии частот тело пред­ставляется совершающим замедленное движение с частотой F=f-f₁.

Совр. С. п. подразделяют на ме­ханические, или оптико-механические, электронные, электрооптические, ла­зерные и осциллографические. К ме­ханич. С. п. относятся приборы с механич. обтюраторами (прерывате­лями) света в виде дисков или полых барабанов со щелями, через к-рые наблюдают объект. Измеряя скорость вращения диска, при к-рой наблюда­емый объект кажется остановившимся, можно определить f. Такие приборы наз. стробоскопич. тахометрами. Гл. достоинство строботахометра — возможность измерения угл. скоростей вращения тел без контакта с объектом измерения, что, с одной стороны, позволяет измерять скорость видимых, но труднодоступных объектов, а с другой стороны, позволяет измерять скорость маломощных объектов без

727


всякого воздействия на них со сто­роны прибора. Диапазон измерений таких тахометров 30—3000 рад/с.

Электрооптич. С. п. в кач-ве пре­рывателей света используют оптиче­ские затворы, к-рые обеспечивают вы­сокую частоту (10⁴—10⁵ Гц) и большую скважность световых импульсов.

Наиболее совершенные промышлен­ные С. п.— электронные, состоящие из задающего частоту импульсов гене­ратора и управляемого источника све­товых импульсов (лазера или газо­разрядной лампы). Частота генерато­ра и, следовательно, частота вспышек плавно регулируются изменением па­раметров электрич. цепи обычно в пределах от 2 до 2500 Гц.

Выпускаются С. п. и спец. назна­чения: для создания световых эффек­тов в театре, для регулирования угла зажигания в автомобильном двига­теле, для исследования движения го­лосовых связок и т. д.

Для исследования периодических электронных процессов, измерения ам­плитуды и длительности электрич. импульсов в наносекундном диапазоне применяются осциллографич. С. п.

А. Г. Валюс.

^ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗ­МЕРЕНИЙ, основан на освещении вра­щающегося или колеблющегося тела короткими повторяющимися с извест­ной частотой импульсами света и на­блюдении при этом освещении спе­циально нанесённых на тело меток. Благодаря способности клеток сет­чатки глаза сохранять раздражение в течение прибл. 0,1 с, отражённый от метки свет, попадая в глаз с частотой более 10 раз в с, создаёт непрерывное раздражение сетчатки, и метка ка­жется неподвижной (при совпадении частот) или движущейся в ту или иную сторону. Зная частоту вспышек, можно определить частоту колебаний или вращения тела. Приборы, приме­няемые при С. м. и., наз. стробо­скопами.

• Л а с с а н В. Л., Измерение угло­вых скоростей, М., 1970.

Н.П.Широков.

^ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение к.-л. пред­мета осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных малых, перио­дически следующих один за другим интервалов времени (напр., при пе­риодич. открывании и закрывании проецируемой на экран картины вра­щающимся диском с прорезями — об­тюратором, или при периодич. вспыш­ках света в тёмном помещении). С. э. обусловлен инерцией зрения, т. е. сохранением в сознании наблю­дателя воспринятого зрит. образа на нек-рое (малое) время после того, как вызвавшая образ картина исчез­нет. Если время, разделяющее дискр. акты наблюдения, меньше времени «гашения» зрит. образа, то образы, вызванные отд. актами, сливаются и наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. Благодаря С. э. возможно получение иллюзии дви­жения при прерывистом наблюдении отд. картин, на каждой из к-рых положения предметов несколько сме­щены по сравнению с предшествующей. На С. э. основано восприятие движе­ния в кинематографе и телевидении. В частном случае С. э. при наблю­дении предметов, имеющих периоди­ческую структуру (окружности, раз­делённые на равные дуги, колёса со спицами), создаётся иллюзия непод­вижности (или замедл. движения), возникающая, когда движущийся пред­мет периодически (с частотой f₁) за­нимает прежнее положение. При этом для иллюзии полной неподвижности необходимо, чтобы частота моментов наблюдения f была равна f₁. Так, если частота вращения спицы f₁ равна частоте вспышек f, то вращающаяся спица освещается каждый раз в одном и том же положении О и кажется неподвижной (рис.).



Если же f и f₁ не равны, но близки, то воспринима­емое кажущееся движение предмета характеризуется частотой f-f₁. На рис. а f1, т. е. время между вспыш­ками больше периода оборота спицы, и она успевает сделать целый оборот и ещё повернуться на небольшой угол. При каждой следующей вспыш­ке спица будет казаться сдвинутой немного в направлении вращения по­следовательно в положении 1, 2, 3 и т. д., т. е. будет казаться медленно вращающейся в том же направлении. Если f>f₁, то каждая последующая вспышка будет освещать спицу, когда она ещё не сделала полного оборота, т. е. последовательно в положениях 1, 2, 3 (рис., б), и спица будет ка­заться медленно вращающейся в сто­рону, противоположную её реальному движению.

Приборы для реализации С. э. этого типа наз. стробоскопа­ми. В совр. стробоскопах прерыви­стое освещение осуществляется с по­мощью импульсных ламп с регулиру­емой частотой вспышек. Их исполь­зуют, напр., в индикаторах угл. скоростей.

А. П. Гагарин.

^ СТРОИТЕЛЬНАЯ АКУСТИКА, об­ласть прикладной акустики, в к-рой изучаются вопросы защиты помеще­ний, зданий и территорий населён­ных мест от шума. Осн. задача С. а.— разработка и изыскание конструктив­ных элементов зданий (стен, кровель,

межэтажных перекрытий), обладаю­щих высокой степенью звукоизоляции от возд. и ударных шумов, разработка облегчённых ограждающих конструк­ций с повышенной звукоизоляц. спо­собностью и новых градостроит. прин­ципов, способствующих защите жилой застройки от трансп. шума. К области С. а. относятся также мероприятия по снижению шума санитарно-технич. оборудования (водопровода, канали­зации, лифтов и др.) и понижению шума в производств. помещениях аку­стич. обработкой стен и потолка.

В число задач, решаемых С. а., вхо­дят исследования и разработки спец. акустич. материалов. ^ СТРУКТУРНАЯ ВЯЗКОСТЬ, вяз­кость, связанная с возникновением структуры в жидкости и зависящая от градиента скорости течения. С. в. ха­рактерна для дисперсных систем (в т. ч. коллоидных р-ров) и р-ров высокополимеров. С. в. обусловлена тем, что при течении «структурированной» жид­кости работа внеш. сил затрачивается не только на преодоление истинной (ньютоновской) вязкости, но и на разрушение структуры, переориен­тацию вытянутых ч-ц в потоке и т. п. С. в. играет большую роль при пере­качивании дисперсных систем (напр., пульпы при углублении фарватера рек) и жидких полимеров по трубо­проводам, течении их в аппаратах хим. производств и т. п.

• См. лит. при ст. Реология.

Н. И. Малинин.

^ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, см. Рентгеновский структурный анализ, Нейтронография, Электронография.

СТРУКТУРНЫЙ ФАКТОР, величина, характеризующая способность одной элем. ячейки кристалла когерентно рассеивать рентг. излучение, гамма-излучение, эл-ны, нейтроны в зави­симости от внутр. строения ячейки (числа атомов в ней N, их координат x_j, y_j, z_j, атомных факторов f_j).

С. ф. определяется как сумма ат. факторов f_j с учётом имеющихся про­странств. сдвигов фаз между вол­нами, рассеянными разл. атомами:

F(h, k, l)^N_j=1exp 2(hx_j+ky_j+lz_j)

(i=-1; h, k, l —индексы Миллера, см. Индексы кристаллографические). С. ф. связан с амплитудой рассеяния элем. ячейки кристалла. Интенсив­ность I(h,k,l) дифракц. максимума с индексами h, k, l пропорц. квадрату модуля соответствующего С. ф.: I(h,k,l)~|F(h,k,l) |². Отсюда следу­ет, что по экспериментально опреде­ляемым I(h,k,l) можно найти лишь модуль С. ф. |F(h,k,l)|, так что одно­значно определить С. ф. по интенсивностям дифракц. максимумов нель­зя.

Связь С. ф. с индивидуальными рас­сеивающими св-вами каждой крист. структуры лежит в основе структур­ных исследований кристаллов. Так, в зависимости от симметрии распо­ложения атомов в элем. крист. ячейке

728


в тех или иных из разрешённых Брэг­га — Вульфа условием направлениях рассеянные атомами волны могут вза­имно погаситься, так что интенсивно­сти I(h,k,l) соответствующих ди­фракц. максимумов обращаются в нуль. По тому, какие именно дифракц. максимумы исчезли, можно (хотя и не всегда однозначно) определить про­странственную группу симметрии кри­сталла.

Зная С. ф. для всех дифракц. от­ражений h, k, l, можно построить распределение электронной плотности (электростатич. потенциала или спи­новой плотности) кристалла, что слу­жит теор. основой структурного ана­лиза кристаллов.

• См. лит. при ст. ^ Рентгеновский струк­турный анализ, Дифракция рентгеновских лучей, Электронография, Нейтронография.

А. В. Колпаков.

СТРУНА в теории колебаний, тонкая, гибкая, сильно натянутая нить с рав­номерно распределённой по длине плотностью. При возбуждении С., напр. ударом или щипком, она начи­нает совершать колебат. движения, при к-рых все её участки смещаются в поперечном направлении. Любое колебание С. можно представить в виде суммы её гармонич. собств. колебаний, частоты к-рых f зависят от её длины l, площади сечения S, натяжения Q, плотности материала , а также от условий закрепления кон­цов. Для С., закреплённой на жёст­ких опорах, f_n=(n/2l)(Q/S), где n -целое число, соответствующее номеру гармонич. составляющей. Заданное в нач. момент распределение смеще­ний, т. е. способ возбуждения С., определяет спектр возбуждённых собств. колебаний. С.— простейшая колебат. система с распределёнными параметрами.

^ СТРУХАЛЯ ЧИСЛО [по имени чеш. учёного В. Струхаля (Строугаль; V. Strouhal)], подобия критерий неста­ционарных движений жидкостей или газов. Характеризует одинаковость протекания процессов во времени: Sh=l/vt=l/v, где l, v — характер­ные линейный размер и скорость те­чения , t — характерный для нестацио­нарного движения промежуток вре­мени,  — характерная частота (иног­да через Sh обозначают обратную величину vt/l). При расчёте колебаний упругих тел в потоках жидкостей или газов (напр., колебаний крыла само­лёта, перископа), а также пульсаций давления в зонах отрыва потока (напр., пульсаций давления за обтекаемым телом, на днище ракеты) пользуются эмпирич. законом постоянства С. ч.: Sh0,2—0,3, к-рый выполняется в широком диапазоне изменения Рей­нольдса числа.

Аналогичный критерий Но= vt/l в механич., тепловых и эл.-магн. про­цессах наз. критерием гомохронности. С. ч.— частный вид критерия гомо­хронности, применяемый в гидроаэ­ромеханике. С. Л. Вишневецкий.

СТРУЯ, форма течения жидкости, при к-рой жидкость (газ) течёт в среде (газе, жидкости, плазме) с отличаю­щимися от С. параметрами (скоро­стью, темп-рой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно рас­пространены и разнообразны (от С., вытекающей из сопла ракетного дви­гателя, до струйных течений в атмо­сфере и океане). При их изучении рас­сматриваются изменения скорости, плотности, концентрации компонентов газа и темп-ры как в самой С., так и в окружающей её среде. Струйные течения классифицируют по наиболее существ. признакам, характеризую­щим течение в С. Наиб. распростра­нены С., вытекающие из сопла, трубы или отверстия в стенке сосуда. В за­висимости от формы поперечного се­чения отверстия (сопла) рассматри­вают круглые, квадратные, плоские С. и т. п. Если скорости течения в С. на срезе сопла параллельны, её наз. осевой; различают также веерные и закрученные С.

В соответствии с хар-ками в-ва рас­сматривают С. капельной жидкости, газа, плазмы и т. п. В особый класс выделяют двухфазные С., напр. га­зовые, содержащие жидкие или тв. ч-цы. Для С. сжимаемых газов существенным явл. отношение скорости газа v₀ на срезе сопла к скорости а распространения звук. волн — Маха число M=v₀/a; в зависимости от зна­чения М различают С.: дозвуковые (M<1) и сверхзвуковые (M>l). В за­висимости от направления скорости течения газа (жидкости) в окружа­ющей среде различают С., вытекаю­щие в спутный (направленный в ту же сторону), встречный и сносящий поток (напр., С. жидкости, вытекаю­щая из трубы в реку и направленная соответственно по течению, против течения и под углом к скорости те­чения реки). С., вытекающая в бас­сейн,— пример С., вытекающей в не­подвижную среду. Если состав жид­кости (газа) в С. и окружающей её неподвижной среде одинаков, С. наз. затопленной (напр., С. воздуха, вы­текающая в неподвижную атмосферу). С. наз. свободной, если она вытекает в среду, не имеющую ограничивающих поверхностей, полуограниченной, если она течёт вдоль плоской стенки, стес­нённой, если вытекает в среду, огра­ниченную тв. стенками (напр., С., вытекающая в трубу большего диа­метра, чем диаметр сопла).

В соответствии с физ. особенностями в-ва С. и внеш. среды различают С. смешивающиеся (С. газа, вытекаю­щая в воздух) и несмешивающиеся (С. воды, вытекающая в атмосферу). По­верхность несмешивающейся С. не­устойчива, и на нек-ром расстоянии от среза сопла С. распадается на капли. Дальнобойность такой С.— расстояние, на к-ром она сохраняется монолитной, зависит от физ. св-в её в-ва и уровня нач. возмущений в сопле.

В случае, когда в-во С. способно смешиваться с в-вом внеш. среды, на границе раздела образуется монотонно расширяющаяся вдоль С. область вязкого перемешивания — струйный пограничный слой. В зависимости от режима течения в слое перемешивания различают С. ламинарные или тур­булентные. С., вытекающая из сопла реактивного двигателя летящего са­молёта,— пример турбулентной сверх­звуковой С., вытекающей в спутный поток, к-рый в зависимости от ско­рости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. В до­звуковой С. статич. давление в любой точке С. постоянно и равно давлению в окружающем пр-ве. Такие С., наз. изобарическими, широко распростра­нены в различных техн. системах. На срезе сопла спутной изобарич. С. (сечение аа, рис. 1) скорость течения v₀ отличается от скорости спутного потока v_н. На границе С. и внеш. потока образуется пограничный слой Т, состоящий из газа С. и увлечённого ею газа внеш. среды.



^ Рис. 1. Спутная изобарическая струя газа: b₀ — радиус сопла; b — радиус струи; x_н— длина нач. участка; x_п — длина переход­ного участка; v_o — скорость течения на срезе сопла; v_н— скорость течения внеш. среды; v_mv₀ — скорость течения на оси струи; Т — пограничный слой струи.


Расход газа в С., ограниченной размером b, по мере удаления от среза сопла мо­нотонно увеличивается за счёт во­влечения в С. газа из внеш. среды, но суммарное кол-во движения газа, определённое по избыточной скорости v₀-v_н, остаётся неизменным.

В нач. участке С. при х<х_н расши­ряющийся пограничный слой ещё не достигает оси течения; скорость v вблизи оси постоянна и равна ско­рости на срезе сопла. В переходном участке С. х_н<хх_п вязкое переме­шивание распространяется на весь объём С., скорость течения на оси уменьшается, но профили ещё про­должают изменяться. В осн. участке С. (х>х_п) скорость течения на оси продолжает уменьшаться, а профили относит. скорости v/v_m=f(y/b) становятся неизменными (автомодельны­ми; см. Автомодельное течение) (v=v-v_н, v_m=v_m-v_н — избыточные скорости в рассматриваемой точке течения и на оси С.). Уширение С. на осн. участке, так же как и расши­рение пограничного слоя в нач. участ-

729


ке турбулентной С., зависит от раз­ницы скорости на оси С. и скорости внеш. потока. Аналогичные зависи­мости характеризуют изменения темп-ры и концентрации компонентов газа в случае, если они различны у газа С. и внеш. среды.

Более сложны сверхзвук. турбу­лентные нерасчётные С., напр. С., вытекающие из сверхзвук. сопел ре­активных и ракетных двигателей, га­зовых и паровых турбин. Нач. газодинамич. участок нерасчётной сверх­звуковой С. (первая «бочка», рис. 2)



^ Рис. 2. Сверхзвук. нерасчётная струя в сверхзвук. спутном потоке: х — нач. газодинамич. участок струи (первая «бочка»); х_п — переходный участок струи; х_нв — расстояние, на к-ром слой вязкого переме­шивания достигает оси течения; Т — об­ласть вязкого перемешивания (погранич­ный слой) струи; 1 — ударная волна, воз­никающая в спутном потоке; 2 — ударные волны в струе.


xx_нг определяется как расстояние от среза сопла до пересечения удар­ных волн 2 с границей С. Геом. разме­ры и структура этого участка зависят от нерасчётности С. n=р_а/р_н (где р_а — давление в С. на срезе сопла, р_н — давление в окружающей среде), чисел Маха на срезе сопла М_а и в окружающей среде М_н и физ. характеристик газа С. и внеш. среды. Возникающий на границе С. слой вязкого перемешивания достигает оси С. на расстоянии x_нв. Далее после переходного участка х_п, в к-ром за­тухают волны давления и устанавли­ваются автомодельные профили ско­рости, темп-ры и концентрации, С. становится изобарической. В случаях сверхзвук. течения в спутном потоке (M_н>1) за С. образуется ударная волна 1. Рассмотренные схемы С. отличаются от действительного те­чения, к-рое значительно сложнее, однако на их основе удаётся создать методики расчёта, позволяющие с до­статочной точностью определить поля скоростей, темп-ры и концентрации в С. и окружающей среде. Это необхо­димо для определения кол-ва в-ва, захватываемого (эжектируемого) С. из внеш. среды, расчётов силового и теплового вз-ствия С. с поверхно­стью, расположенной на заданном рас­стоянии от среза сопла, излучения С. и для ряда др. задач.

• Абрамович Г. Н., Теория тур­булентных струй, М., 1960; В у л и с Л. А.,

Кашкаров В. П., Теория струй вяз­кой жидкости, М., 1965; Сверхзвуковые струи идеального газа, ч. 1—2, М., 1970— 1971; Турбулентное смешение газовых струй, под ред. Г. Н. Абрамовича, М., 1974.

М. Я. Ювелович.

^ СТУПЕНЧАТАЯ ИОНИЗАЦИЯ, см. в ст. Ионизация.

СТЭНТОНА ЧИСЛО [по имени англ. учёного Т. Стэнтона (Th. Stanton)], один из подобия критериев тепловых процессов, характеризующий интен­сивность диссипации энергии в потоке жидкости или газа: St=/c_pv, где  — коэфф. теплоотдачи, с_р — уд. теп­лоёмкость среды при пост. давлении,  — плотность, v — скорость течения. С. ч. явл. безразмерной формой коэфф. теплоотдачи и связано с Нуссельта числом Nu и Пекле числом Ре соот­ношением: St=Nu/Pe, С. ч. выража­ется также через безразмерный коэфф. поверхностного трения C_f или гид­родинамического сопротивления . В случае Pr=1 (см. Прандтля число) St=C_f/2=/8.

СУБЛИМАЦИЯ (от лат. sublimo — высоко поднимаю, возношу), возгон­ка, переход в-ва из крист. состояния непосредственно (без плавления) в газообразное; происходит с поглоще­нием теплоты (фазовый переход I ро­да). С.— одна из разновидностей парообразования, возможна во всём ин­тервале темп-р и давлений, при к-рых твёрдая и газообразная фазы сосу­ществуют. Необходимая для С. энер­гия наз. теплотой сублима­ции. Зависимость между теплотой С., давлением насыщенных паров над тв. телом и темп-рой в условиях рав­новесного перехода выражается Кла­пейрона — Клаузиуса уравнением. С. металлич. кристаллов приводит к об­разованию одноатомных паров; ион­ные кристаллы, испаряясь, часто об­разуют в газовой фазе полярные мо­лекулы; мол. кристаллы образуют пары, состоящие из молекул. Осн. кинетич. характеристикой С. явл. скорость С.— масса в-ва, суб­лимирующего в ед. времени. Зави­симость предельной скорости С., в-ва от темп-ры и св-в газообразной фазы определяет выбор в-в для теплоза­щиты космич. аппаратов, спускаю­щихся с околоземной орбиты на Зем­лю. С. широко применяется также для очистки твёрдых в-в (возгонка с по­следующим выращиванием чистых кри­сталлов в газовой среде).

^ СУБМИЛЛИМЕТРОВАЯ СПЕКТРО­СКОПИЯ, исследования спектров в-в в субмиллиметровом диапазоне длин волн . Субмиллиметровые волны (~100—1000 мкм) занимают проме­жуточное положение в спектре эл.-магн. волн между длинноволновым ИК излучением и СВЧ диапазоном. Они долго оставались последним «бе­лым пятном» на шкале электромаг­нитных волн. Их освоению и исполь­зованию препятствовала невозмож­ность непосредственного перенесения в этот диапазон методов генерирова­ния, усиления и канализации излучения, а также методов измерений, развитых для соседних участков спектра.

В диапазоне субмиллиметровых волн лежат частоты вращат. спектров и крутильных колебаний полярных мо­лекул, частоты колебаний атомов в ионных и мол. кристаллах (см. Ко­лебания кристаллической решётки); ему соответствуют энергии фазовых переходов в сегнетоэлектриках, сверх­проводниках и ферромагнетиках, прак­тически весь спектр возбуждённых состояний мелких примесей в ПП, а также энергии связи мн. примесных комплексов, экситонов, частоты зеемановских и штарковских переходов для возбуждённых состояний примесей, резонансные частоты эл-нов проводи­мости и дырок и др. Субмиллимет­ровые спектры содержат информацию о хим. и изотопном составе мн. в-в, о строении молекул, их электрич. и магн. св-вах, о внутримол. и межмол. взаимодействиях. С. с. перспективна для исследования в-в во всех агрегат­ных состояниях, включая плазму.

Осн. приборы С. с.— Фурье спектрометры (см. Фурье спект­роскопия), лазеры и субмиллиметровые спектрометры сверхвысокого разреше­ния, разрешающая способность и чув­ствительность к-рых в 10³ раз выше, чем у Фурье спектрометров. Устрой­ство таких спектрометров мало от­личается от спектрометров электрон­ного парамагнитного резонанса или циклотронного резонанса. Источником излучения в таком спектрометре слу­жит лампа обратной волны. Питающее напряжение в нек-ром диапазоне из­меняется плавной перестройкой  (ска­нирование). Схема выполняется из квазиоптич. устройств (см. Квазиоп­тика), а управление поляризацией, мощностью, отражением и пропуска­нием излучения осуществляется с по­мощью элементов из одномерных про­волочных сеток. Они же служат от­ражающими зеркалами в открытых резонаторах, предназначенных для из­мерений . Наиболее употребительны спектрометры с акустич. детекторами и охлаждаемыми приёмниками из InSb с электронной проводимостью. Для исследования газов применяются аку­стич. детекторы. Излучение модули­руется по интенсивности звук. ча­стотой, а в ячейку с газом помещают чувствит. микрофон, к-рый регист­рирует колебания давления газа (с частотой модуляции), возникающие при нагреве газа, вызванном погло­щением излучения. Вне линий погло­щения детектор не реагирует на про­ходящее через ячейку излучение.

Субмиллиметровый спектрометр с акустич. детектором позволил рас­шифровать спектры молекул OCS, NH₃, SO₂ и др. Его чувствительность (по коэфф/ поглощения) ~10^-8 см^-1 (наивысшая чувствительность в суб­миллиметровой области). Она может быть увеличена, если использовать источники излучения большой мощ-

730


ности, т. к. при увеличении мощ­ности излучения растёт величина сиг­нала (предел — мощность, при к-рой происходит насыщение линий погло­щения). Напр., при использовании в кач-ве генератора мазера на цикло­тронном резонансе была достигнута чувствительность ~10^-11 см^-1.

Перестраиваемые лазеры субмилли­метрового диапазона пока не вышли из лабораторной стадии, и лазерная С. с. возможна лишь за счёт Зеемана эффекта при использовании лазеров и вариации магн. поля или измене­нием др. параметров электрич. поля, давления и т. д.

Я. А. Ирисова, Е. М. Гершензон.

^ СУБЪЕКТИВНЫЕ ТОНА, комбина­ционные тона, возникающие из-за не­линейности процесса восприятия зву­ка в слуховом аппарате человека при воздействии на него звука большой интенсивности.

^ СУММОВОЙ ТОН, комбинационный тон с частотой ₁+₂, возникающий в нелинейной акустич. системе при воздействии на неё двух звук. коле­баний с частотами ₁ и ₂.

СУПЕРГРАВИТАЦИЯ, калибровоч­ная теория суперсимметрии. Представ­ляет собой суперсимметричное обоб­щение общей теории относительности (теории тяготения). Расширенная тео­рия С. обладает симметрией, в прин­ципе позволяющей объединить все известные виды вз-ствий — гравитац., слабое, эл.-магн. и сильное.

^ А. А. Славнов.

СУПЕРИОННЫЕ ПРОВОДНИКИ (твёрдые электролиты), ионные крис­таллы, обладающие высокой ионной проводимостью, сравнимой с проводи­мостью жидких (расплавленных) элек­тролитов. С. п. представляют собой де­фектные (см. Дефекты) или особым об­разом разупорядоченные структуры, в к-рых атомы одного сорта ионов могут занимать не одно фиксированное в элем. ячейке положение, а неск. та­ких положений, и легко мигрировать между ними, а следовательно, и по всей крист. решётке. Примеры С. п.: AgI, Ag₄RbI₅, CuBr (мигрирует металлич. катион), -глинозём Na₂O•nAl₂O₃ (n=5 —11, мигрирует ион Na⁺ по плоскостям, лежащим между блоками А1₂О₃). Известны также С. п., в к-рых носителями заряда явл. ани­оны F^- в тв. р-ре CaF²—YF³. С. п. находят применение в технике, в частности для создания источников тока.

^ Б. К. Вайнштейн.

СУПЕРПАРАМАГНЕТИЗМ, квазипа­рамагнитное поведение в-в (неодно­родных сплавов), включающих очень малые ферро- или ферримагнитные ч-цы (кластеры), слабо взаимодейству­ющие друг с другом. Очень малые ч-цы (с линейными размерами ~100—10 Å и меньше) переходят ниже Кюри точки в однодоменное ферро- или ферримагнитное состояние (т. е. такое состояние, при котором по всей ч-це намагниченность однородна). Од­нако направление намагниченности

таких ч-ц благодаря тепловым флуктуациям хаотически изменяется, по­добно тому как меняется под воздей­ствием теплового движения направ­ление магнитных моментов атомов или ионов в парамагнетике. В ре­зультате система малых ч-ц ведёт себя в магн. полях и при изменении темп-ры подобно парамагн. газу из N атомов (N — число однодоменных ч-ц, каждая из к-рых обладает магн. мо­ментом М). Для неё выполняется закон Кюри в слабых магн. полях и применима ф-ла Ланжевена для на­магниченности в области магнитного насыщения. Намагниченность супер­парамагнетиков может быть во много раз больше намагниченности обычных парамагнетиков. Чтобы векторы на­магниченности ч-ц хаотически меняли свою пространств. ориентацию, энер­гия теплового движения (kT) долж­на быть больше или порядка энергии магнитной анизотропии ч-цы (KV, где К — константа анизотропии, V -объём ч-цы). Для этого при темп-рах ~100К размер ч-ц должен быть мень­ше 100 А. Типичными представите­лями суперпарамагн. систем явл. ма­лые ч-цы Со, выделяющиеся при рас­паде тв. раствора Cu — Со (2% Со), мелкие выделения Fe в -латуни (0,1 % Fe), Cu в Mn, Ni в Au, а также нек-рые антиферромагн. окислы.

• Вонсовский С. В., Суперпара­магнетизм, в кн.: Физический энциклопеди­ческий словарь, т. 5, М., 1966, с. 103; его же, Магнетизм, М., 1971, с. 805.

^ А. С. Боровик-Романов.

СУПЕРПОЗИЦИИ ПРИНЦИП (на­ложения принцип), 1) допущение, со­гласно к-рому результирующий эф­фект сложного процесса воздействия представляет собой сумму эффектов, вызываемых каждым воздействием в отдельности, при условии, что по­следние взаимно не влияют друг на друга. С. п. строго применим к си­стемам, поведение к-рых описывается линейными соотношениями (т. н. ли­нейные системы). Напр., если среда, в к-рой распространяется волна S, ли­нейна, т. е. её св-ва не меняются под действием возмущений, создаваемых волной, то все эффекты, вызываемые негармонич. волной, могут быть оп­ределены как сумма эффектов, со­здаваемых каждой из её гармонич. составляющих: S=S₁+S₂+S₃+. . . С. п. играет большую роль в теории колебаний, теории цепей и др. раз­делах физики и техники.

^ В. В. Мигулин.

2) В теории классич. полей и в квант. теории — положение, согласно к-рому суперпозиция (т. е. результат суммирования, наложения друг на друга) любых допустимых в данных условиях состояний физ. системы (или возможных процессов в ней) явл. также допустимым состоянием (или соответственно возможным процессом). Так, классич. эл.-магн. поле в ва­кууме удовлетворяет С. п.: сумма любого числа физически реализуемых полей есть также физически реализуемое эл.-магн. поле. В силу С. п. эл.-магн. поле, созданное совокуп­ностью электрич. зарядов и токов, равно сумме полей, создаваемых этими зарядами и токами по отдельности. Слабое гравитац. поле также с хо­рошей точностью подчиняется С. п.

В классич. физике С. п.— прибли­жённый принцип, вытекающий из ли­нейности ур-ний движения соответст­вующих систем (что обычно явл. хо­рошим приближением для описания реальных систем), напр. Максвелла уравнений для эл.-магн. поля. Т. о., он вытекает из более глубоких ди­намич. принципов и. поэтому не явл. фундаментальным. Он и не универ­сален. Так, достаточно сильное гра­витац. поле не удовлетворяет С. п., поскольку оно описывается нелиней­ными ур-ниями Эйнштейна (см. Тя­готение); макроскопич. эл.-магн. поле в в-ве, строго говоря, также не под­чиняется С. п. в силу зависимости (иногда существенной) диэлектрич. и магн. проницаемостей от внеш. поля (напр., в ферромагнетике) и т. д.

В квант. механике С. п.— фундам. принцип, один из осн. постулатов, определяющий вместе с неопределён­ностей соотношением структуру матем. аппарата теории. Из С. п. сле­дует, что состояния квантовомеханич. системы должны изображаться векто­рами линейного пр-ва (см. Квантовая механика), в частности волновыми функциями; что операторы физ. величин должны быть линейными и т. д. С. п. утверждает, что если квантовомеха­нич. система может находиться в со­стояниях, описываемых волн. ф-ция­ми ₁, ₂, . . ., _n, то физически до­пустимой будет и суперпозиция этих состояний, т. е. состояние, изобража­емое волн. ф-цией:

=c₁₁+c₂₂ +...+ с_n_n, (*)

где c₁, с₂, . . ., с_n — произвольные комплексные числа. Из С. п. следует, что любая волн. ф-ция может быть разложена в сумму (вообще говоря, бесконечную) собств. ф-ций опера­тора любой физ. величины; при этом квадраты модулей коэфф. в разло­жении имеют смысл вероятностей об­наружить на опыте соответствующие значения этой величины. Суперпо­зиция состояний (*) определяется не только модулями коэфф. c_i, но и их относит. фазами, поэтому она означает интерференцию со­стояний _i. Возможность такой интерференции проявляется, напр., в дифракции микрочастиц. Квант. С. п. лишён наглядности, характерной для С. п. в классич. физике, т. к. в квант. теории в суперпозиции участвуют (складываются) альтернативные, с классич. точки зрения взаимоисклю­чающие друг друга, состояния. С. п. отражает волн. природу микрочас­тиц.

731


В релятив. квант. теории, рас­сматривающей процессы, в к-рых могут происходить взаимопревращения ч-ц, С. п. должен быть дополнен т. н. пра­вилами суперотбора. Напр., супер­позиции состояний с разными зна­чениями электрического, барионного, лептонного зарядов физически не реа­лизуемы: их существование означало бы, что при измерении, напр., элект­рич. заряда квант. системы можно с определ. вероятностью получить разные его значения, что противоречит опыту. Поэтому операторы физ. ве­личин не должны менять заряды. Это накладывает на матричные элементы операторов определ. ограничения, к-рые и наз. правилами суперотбора.

• См. лит. при ст. ^ Квантовая механика.

О. И. Завьялов.

СУПЕРСИММЕТРИЯ (Ферми—Бозе симметрия), симметрия, связывающая поля, кванты к-рых обладают целочисл. спином (явл. бозонами), с по­лями, кванты к-рых имеют полуцелый спин (явл. фермионами). Поля, пре­образующиеся при преобразованиях С. друг через друга, образуют семей­ства — супермультиплеты, описыва­ющие ч-цы с одинаковой массой, но с разными спинами. При нулевой массе в супермультиплет входят ч-цы со спинами J, J+^l/₂, a при ненулевой массе — со спинами J-¹/₂, J,J+¹/₂. Разл. члены мультиплета можно срав­нить с компонентами вектора. Подобно тому, как при бесконечно малом повороте на угол  вокруг оси z компонента х преобразуется по закону х^х'=х+•у,

простейшее преобразование С., свя­зывающее скалярную (^ J=0) и спинорную (J=¹/₂) компоненты супермультиплета, имеет вид:

(x)'(x)=(x)+ •(x). (1)

где (x) оператор спинорного,

(х) — оператор скалярного полей (х — пространственно-временная точ­ка), а параметр  играет роль «угла поворота». Т. к. (x) — коммутиру­ющий оператор, a (x) — антикоммутирующий, для самосогласованности ур-ния (1) необходимо, чтобы «угол»  был антикоммутирующей переменной. Это отличает С. от всех прочих сим­метрии.

Характерным св-вом преобразова­ний С. явл. тот факт, что если после­довательно применить это преобра­зование два раза — сначала в одном порядке, а потом в противоположном— и сложить результаты этих двух опе­раций, то это приведёт к сдвигу ф-ции, описывающей ч-цу, в др. пространст­венно-временную точку, т. е. беско­нечно малые преобразования С. и пространственно-временные сдвиги оказываются связанными (образуют общую алгебру).

Подобно тому, как инвариантность относительно вращений в изотопич.

пр-ве означает нечувствительность яд. сил к замене протона нейтроном или ⁺-мезона ^--мезоном, С. вз-ствия означает его нечувствительность к выбору разл. компонент супермультиплета. Точнее, С. устанавливает связь между константами связи («за­рядами») ч-ц супермультиплета. Напр., суперсимметричное обобщение элект­родинамики описывает эл.-магн. вз-ствие скалярных и спинорных ч-ц (в т. ч. и их самодействие). Особый интерес представляет суперсимметрич­ное обобщение теории калибровочных Янга — Миллса полей, поскольку оно содержит все компоненты, необхо­димые для описания слабого и эл.-магн. вз-ствий: спинорные ч-цы (лептоны, кварки), векторные ч-цы (фо­тон, промежуточные векторные бо­зоны) и скалярные ч-цы (т. н. хиггсовские бозоны, соответствующие Хиггса полю). Условие С. устанавливает связи между массами всех этих ч-ц и константами вз-ствия. Нек-рые су­персимметричные модели слабого и эл.-магн. вз-ствий не противоречат имеющимся эксперим. данным.

В реальном мире С. должна быть нарушена, поскольку в природе не наблюдаются фермионы и бозоны оди­наковой массы. При спонтанном на­рушении симметрии с необходимостью возникает голдстоуновский фермион — спинорная ч-ца с нулевой массой [см.

(1)].

Наиб. интересным применением С. явл. суперсимметричное обобщение те­ории тяготения — суперграви­тация. Она включает преобразо­вания С. с параметрами , зависящими от координат, т. е. локальные пре­образования С. Так же, как кали­бровочная инвариантность (см. Ка­либровочная симметрия) приводит К необходимости существования кали­бровочного эл.-магн. поля, инвари­антность относительно локальных пре­образований С. требует введения без­массовой ч-цы со спином ³/₂ (её назы­вают гравитино). Партнёром её по супермультиплету явл. безмассовая ч-ца со спином 2, к-рую можно отож­дествить с гравитоном. Локальное обобщение расширенной С., затраги­вающей как пространственно-времен­ные, так и внутр. степени свободы, приводит к расширенной супергравитации. В этом случае супермуль­типлеты содержат, помимо ч-ц со спином 2 и ³/₂, также ч-цы со спинами 1, ¹/₂, 0, а соответствующее вз-ствие может включать, кроме гравитацион­ного, также эл.-магн. поле и поля типа Янга — Миллса. Т. о., расши­ренная супергравитация в принципе позволяет объединить все известные вз-ствия: гравитац., слабое, эл.-магн. и сильное. Однако имеющиеся модели пока далеки от описания реальной действительности (в частности, в них нет места таким фундам. ч-цам, как мюон и Z-, W-бозоны).

• Огневецкий В. И., Мезинческу Л., Симметрии между бозонами и фермионами и суперполя, «УФН», 1975, т. 117, в. 4; Фридман Д., Н ь ю в е н х ё й з е н П. в а н, Супергравитация и унификация законов физики, там же, 1979, т. 128, в. 1.

^ А. А. Славнов.

СУТКИ (сут), внесистемная ед. вре­мени, соответствующая периоду обра­щения Земли вокруг своей оси, равна 24 ч или 86 400 с. Продолжитель­ность С. определяется промежутком времени между двумя последователь­ными верхними (или нижними) куль­минациями точки весеннего равно­денствия (звёздные С.) или цент­ра Солнца (истинные солнеч­ные С.). Ср. продолжительность ис­тинных солн. С. за год определяет т. н. средние солнечные С., они равны 24 ч 3 мин 56,55536 с звёздного времени. 1 звёздные С.= 0,9972696 ср. солнечных С.

^ СФЕРИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ, одна из осн. аберраций оптических систем; проявляется в несовпадении гл. фо­кусов для лучей света, прошедших через осесимметрич. оптич. систему (линзу, объектив и т. д.) на разных расстояниях от оптической оси системы (рис.).



^ Сферич. аберрация положительной (соби­рающей) линзы.


Фокус параксиального пучка лучей, проходящего через центр. зону системы h₀h₁, располагается в гауссовой плоскости (ГП) Oh; фокусы лучей, к-рые проходят через др. кольцевые зоны (h₁h₂, h₂h₃ и т. д.), находятся ближе ГП для собирающих (положит.) систем и даль­ше — для рассеивающих (отрицат.) систем. Вследствие С. а. изображение, создаваемое параллельным пучком лу­чей на перпендикулярном оси экране в точке О, имеет вид не точки, а круж­ка с ярким ядром и ослабевающим по яркости ореолом. При перемещении экрана вдоль оптич. оси размеры этого т. н. кружка рассея­ния и распределение освещённости в нём меняются. Для нек-рого по­ложения экрана размеры кружка ми­нимальны (меньше, чем в ГП, при­мерно в 4 раза). Различают про­дольную и поперечную С. а. Первая измеряется длиной отрезка Os', от­считанной от ГП до гл. фокуса лучей, прошедших через крайнюю зону оп­тич. системы (h₄h₅ на рис.); мерой поперечной С. а. служит радиус круж­ка рассеяния в ГП Oz', определя­емый лучами, идущими от крайней зоны. Т. к. для собирающих линз Os'<0, а для рассеивающих 0s' >0, то спец. подбором линз в оптич. си­стеме можно почти полностью уст­ранить С. а. У одиночных линз со

732


сферич. поверхностями С. а. можно уменьшить, выбирая оптим. соотно­шения радиусов кривизны этих по­верхностей. При преломления пока­зателе материала линзы n=1,5 С. а. минимальна, если отношение радиусов кривизны равно ¹/₆ . Уменьшить С. а. можно также, используя оптич. эле­менты с асферич. поверхностями.

• См. лит. при ст. Аберрации оптических систем.

Л. Н. Капорский.

^ СФЕРИЧЕСКАЯ ВОЛНА, волна, радиально расходящаяся от источника или сходящаяся к приёмнику; волн. фронт её — сфера. Простейшим при­мером явл. гармонич. симметричная С. в. в среде без поглощения:



где r — расстояние от источника, ^ А/r — амплитуда, ±kr — фаза вол­ны,  — круговая частота, А — волн. число. По мере удаления от источника значение |u²(r, t)| убывает как 1/r². Но т. к. плотность потока энергии волны S~|u(r, t)|², то вследствие

закона сохранения энергии полная мощ­ность S₀•4r², уноси­мая от центра расхо­дящейся волной (или приходящая к нему в сходящейся волне), остаётся постоянной. С. в. (1) — одно из решений трёхмерно­го волнового уравне­ния. При отсутствии

дисперсии волн общее сферически симметричное решение этого ур-ния можно представить как суперпозицию сходящихся и расходя­щихся волн вида:

u(r, t)=(1/r)f(t±r/v), (2)

где f(t±r/v) — нек-рое стационарное возмущение, удовлетворяющее одно­родному волн. ур-нию, v — фазовая скорость.

Несимметричной С. в. наз. волна со сферич. фазовыми фронтами, ампли­туда к-рой зависит от полярной  и азимутальной  координат:

u(t, , , t) =u(r, t)(, ), (3)

где u(r, t) — волн. возмущение, напр. в форме (1) или (2), а (, ) — су­перпозиция сферич. гармоник. В од­нородной среде на больших расстоя­ниях от источника волн. поле почти всегда имеет вид (3). Подбором рас­пределения (, ) можно сконцент­рировать поле внутри определ. телес­ного угла. Так формируется направ­ление излучения волн, напр. в ан­теннах.

• См. лит. при ст. Волны.

М. А. Миллер, Л. А. Островский.

^ СФЕРИЧЕСКИЙ МАЯТНИК, мате­риальная точка, движущаяся под дей­ствием силы тяжести по гладкой сферич. поверхности, в частности по полусфере, обращённой выпуклостью вниз. См. Маятник.

^ СФЕРИЧЕСКОЕ ЗЕРКАЛО, см. Зер­кало оптическое.

СЦИНТИЛЛЯТОРЫ, люминофоры, в к-рых под действием ионизирующих излучений возникают световые вспыш­ки — сцинтилляции. С. могут слу­жить мн. кристаллофосфоры (напр., ZnS, NaI), органич. кристаллы (напр., антрацен, стильбен), р-ры пластмасс, инертные газы. С. применяют в сцинтилляционных счётчиках, осн. тре­бование к ним — прозрачность для собств. излучения.

^ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК, детектор ядерных ч-ц, осн. элемен­тами к-рого являются в-во, люминесцирующее под действием заряж. ч-ц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Визуальные на­блюдения световых вспышек (сцин­тилляций) под действием -частиц и осколков деления атомных ядер были осн. методом ядерной физики в нач. 20 в. Позднее этот метод был вытеснен ионизационными камерами и пропорциональными счётчиками. Его



^ Рис. 1. Схематич. изображение сцинтилляп. счётчика.


возвращение в яд. физику в кон. 40-х гг. связано с появлением много­каскадных фотоумножителей, способных регистрировать чрезвычайно сла­бые световые вспышки.