Гиперзвуковая волна

Cтраница 1

Гиперзвуковая волна, распространяясь в кристалле с парамагнитными центрами, испытывает резонансное поглощение. Как и при ЭПР, резонансное поглощение гиперзвука происходит в условиях, когда частота упругих колебаний в волне совпадает с частотой перехода между уровнями, принадлежащими парамагнитному центру. Однако АПР существенно отличается от ЭПР тем, что за резонансное поглощение гиперзвука ответственно не магнитодипольное, как в случае ЭПР, а электрон-фононное взаимодействие. Правила отбора разрешенных переходов, определяемые этим взаимодействием, позволяют наблюдать АПР в тех случаях, когда магнитодипольные переходы, с которыми связан ЭПР, запрещены. [1]

Использование гиперзвуковых волн с частотами выше 10 ГГц в значительной степени связано с разработкой эффективных методов возбуждения, трансляции и детектирования. Для возбуждения гиперзвука пьезокристалл помещают в электромагнитное поле, которое вызывает в нем упругие деформации, служащие источником объемных гиперзвуковых волн. В силу линейности пьезоэффекта распространение гиперзвука в таком кристалле приводит к возбуждению электромагнитного поля. Причем вследствие весьма малой длины волны гиперзвука возбуждение его, как и обратное преобразование в электромагнитное поле ( детектирование), происходит вблизи граничных плоскостей пьезо-кристалла. Эффективность трансформации электромагнитного поля в гиперзвук и его летектирование характеризуется коэффициентом двойного преобразования г), который определяется как отношение мощности электромагнитной волны, порожденной гиперзвуком, к мощности той же волны, возбудившей его в кристалле. [2]

Изучение гиперзвуковых волн и их распространения в различных телах, в особенности в твердых телах и в жидкостях ( в газах гиперзвук слишком быстро затухает, а имеет смысл говорить о звуке, когда длина волны X больше длины среднего свободного пробега молекул) представляет очень большой интерес. Это изучение может дать много полезных сведений для молекулярной теории, сведений, интересных для уточнения теории состояния этих тел. Это изучение также оказывается важным для объяснения целого ряда оптических явлений, возникающих при прохождении света через прозрачные тела. Наконец, это изучение представляет интерес с акустической точки зрения; оно может ответить на вопросы об основных особенностях распространения упругих волн самых высоких частот звукового спектра. [3]

Однако возможности гиперзвуковых волн реализованы еще далеко не полностью. Это связано прежде всего с тем, что к настоящему времени освоены гиперзвуковые волны относительно низких частот ( до 10 ГГц), для которых разработаны эффективные методы возбуждения, трансляции и детектирования. Использование более высокочастотных гиперзвуковых волн ( 10й ГГц и выше), которые относятся к миллиметровому и субмиллиметровому радиодиапазонам, представляет значительный интерес как с точки зрения физических исследований твердого тела, так и для решения ряда практически важных задач радиоэлектроники СВЧ. Так, применение гиперзвука с частотами миллиметрового диапазона в спектроскопии акустического парамагнитного резонанса ( АПР) позволяет исследовать возбужденные состояния парамагнитных центров в различных диэлектрических и полупроводниковых кристаллах. Это особенно важно при решении актуальной проблемы создания полупроводниковых материалов с наперед заданными электрофизическими свойствами. Изучение методами гиперзвуковой АПР спектроскопии энергетического спектра и электрон-фононного взаимодействия примесных центров в полупроводниках поможет решить ряд важных вопросов, связанных с механизмами компенсации глубоких доноров и акцепторов, влиянием их на электрические и оптические свойства полупроводниковых материалов. [4]

При использовании гиперзвуковых волн возникает вопрос об их поглощении, или гиперзвуковой прозрачности исследуемого твердого тела. Дело в том, что даже в совершенных диэлектрических кристаллах при относительно высоких температурах ( порядка температуры Дебая в) гиперзвуковая волна испытывает сильное поглощение. Так, в кристалле кварца поглощение гиперзвука при комнатной температуре на частоте 10 ГГц составляет 60 - 70 см - и возрастает пропорционально квадрату частоты. [5]

Кривые скорости распространения ультраакустических ( 1 и гиперакустических ( 2 колебаний в растворе ацетон - вода.| Кривые скорости распространения. [6]

Обнаруженная нами отрицательная дисперсия гиперзвуковых волн в воде и водных растворах, по-видимому, обусловлена межмолекулярным взаимодействием и особенностями структуры воды. Аномальный характер дисперсии согласуется с известными аномальными свойствами воды и может быть объяснен на основе существующих теоретических представлений о природе отрицательной дисперсии звука. Этот вопрос будет рассмотрен нами в другой работе. [7]

При очень больших интенсивностях гиперзвуковых волн создаются большие высокочастотные переменные механические напряжения. Кроме того, гиперзвуковые волны очень быстро затухают, передавая свою энергию тепловым колебаниям решетки, что эквивалентно сильному локальному разогреву твердого тела. Предельные интенсивности здесь определяются пределом механической прочности твердых тел. При нынешнем уровне лазерной техники эти предельные интенсивности, вероятно, уже достигнуты и - даже превзойдены. [8]

Большие возможности для применения гиперзвуковых волн высоких частот дает квантовая электроника. Сравнительно недавно обнаруженные фазерные явления усиления и генерации когерентного гиперзвука при стимулированном излучении фононов парамагнитными центрами в кристаллах создают широкое поле для исследований гиперзвуковыми методами нелинейных процессов образования когерентных фононных состояний, а также для приложений в радиоэлектронике СВЧ, в частности создания на основе фазера источников электромагнитных колебаний СВЧ с высокой стабильностью частоты. Сильно взаимодействующее с электронной системой примесного центра гиперзвуковое поле позволяет осуществить накачку переходов между энергетическими уровнями, которые запрещены для электромагнитного поля. [9]

Относительное изменение частоты в зависимости от температуры различных срезов кристалла кварца. [10]

Для возбуждения ультра - и гиперзвуковых волн применяют пьезопреобразователи АС - и ВС-срезов кварца, создающих чисто сдвиговые колебания. [11]

Отражение светового луча от фронта гиперзвуковых волн ( OjO2 ( Ко - первичный световой луч, IQ-рассеянный луч, 6 - угол рассеяния. [12]

Столкновение световой волны с фронтом когерентных гиперзвуковых волн приводит к частотной модуляции рассеянного света ( аналог эффекта Допплера) и, следовательно, к расширению его частотного состава. Заметим, что такое ( относительноеАсо / ю) расширение оказывается значительно более узким ( Асо Ю9 - 10 Гц), чем рамановское ( ДолгЮ14 Гц), обусловленное изменением колебательной энергии молекулы при столкновении ее со световыми квантами. Нас будет здесь интересовать третья разновидность уширения спектра рассеянной световой волны, обусловленная некогерентным броуновским ( хаотическим) движением частиц среды. Это, получившее название рэлеевского, уширение спектральной линии рассеяния имеет наименьшую из трех ширину ( ДсодаЮ1 - 107 Гц), и наблюдение его стало возможным лишь сравнительно недавно. [13]

Фонон-фононные взаимодействия играют определяющую роль в поглощении гиперзвуковых волн ( см. Гиперзвук) в кристаллах, особенно при низких темп-рах, в эффектах нелинейного поглощения УЗ-волн. [14]

Вульфа-Брегга), Ширина боковых компонент Мандельштама - Бриллюена пропорциональна коэффициенту затухания гиперзвуковой волны) Т Го, где Г - коэффициент затухания, а а - волновой вектор фонона. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5