Verbum

ІАНІЗАВА́ЛЬНАЕ ВЫПРАМЯНЕ́ННЕ,

патокі элементарных часціц ці эл.-магн. квантаў, узаемадзеянне якіх з асяроддзем даводзіць да іанізацыі яго атамы і малекулы. Напр., ультрафіялетавае, рэнтгенаўскае і гама-выпрамяненне, патокі альфа- і бэта-часціц, пратонаў, нейтронаў і інш. Выкарыстоўваецца ў медыцыне, для стэрылізацыі, пастэрызацыі і захоўвання харч. прадуктаў, фармацэўтычных прэпаратаў і інш.

Зараджаныя часціцы іанізуюць атамы асяроддзя непасрэдна пры сутыкненнях з імі; выбітыя электроны пры наяўнасці дастатковай энергіі таксама могуць іанізаваць (другасная іанізацыя). Пры праходжанні нейтральных часціц (напр., нейтронаў, фатонаў) іанізацыя абумоўлена другаснымі зараджанымі часціцамі, якія ўзнікаюць ад узаемадзеяння першасных часціц з асяроддзем. І.в. разбуральна ўздзейнічае на рэчыва і жывыя арганізмы; многія хім. рэакцыі пад уплывам І.в. ажыццяўляюцца больш лёгка або працякаюць пры значна меншых цісках і т-рах. У выніку дзеяння І.в. можна атрымаць розныя мутацыі мікраарганізмаў і раслін. Гл. таксама Біялагічнае дзеянне іанізавальных выпрамяненняў, Засцярога супраць іанізавальнага выпрамянення, Радыяцыйныя дэфекты, Прамянёвая тэрапія.

А.​В.​Берастаў.

т. 7, с. 138

КВА́НТАВАЯ СТАТЫ́СТЫКА,

раздзел статыстычнай фізікі, у якім вывучаюцца ўласцівасці сістэм тоесных мікрачасціц. Дала магчымасць тлумачыць многія фіз. з’явы, якія з пункту гледжання класічнай фізікі нельга было тлумачыць, напр., Планка закон выпрамянення абсалютна чорнага цела, электраправоднасць, цеплаёмістасць цвёрдых цел, звышцякучасць, звышправоднасць.

З квантавай механікі вынікае, што энергія такой сістэмы мае дыскрэтныя значэнні, а хвалевыя функцыі, якія апісваюць розныя станы сістэмы мікрачасціц сіметрычныя (гл. Бозе—Эйнштэйна статыстыка) або антысіметрычныя (гл. Фермі—Дзірака статыстыка) адносна перастановак часціц. В.Паўлі даказаў, што тып К.с. вызначаецца спінам часціц: часціцы з паўцэлым спінам (напр., электроны, нейтрына, пратоны) падпарадкоўваюцца К.с. Фермі—Дзірака (ферміёны), з цэлым спінам (напр., фатоны, альфа-часціцы) — Бозе—Эйнштэйна (базоны). Пры высокіх т-рах квантавыя эфекты неістотныя і формулы размеркавання часціц (пры адсутнасці знешніх палёў) пераходзяць у класічнае Максвела размеркаванне. Пры дастаткова нізкіх т-рах амаль усе ніжнія станы ферміёнаў будуць запоўненымі (выраджаны фермі-газ); базоны пры гэтых умовах імкнуцца перайсці ў стан з нулявым імпульсам (Бозе—Эйнштэйна кандэнсацыя).

Л.​І.​Камароў.

т. 8, с. 208

ПЕРАХО́ДНЫЯ ЭЛЕМЕ́НТЫ, пераходныя металы, хімічныя элементы пабочных (B) падгруп 4—7-га перыядаў перыядычнай сістэмы элементаў Мендзялеева; d- і f-элементы. Вядома 65 П.э. (з улікам 106—109-га элементаў). У перыядах займаюць пераходнае становішча паміж металамі і неметаламі (адсюль назва).

Усе П.э. мала пашыраны ў зямной кары (акрамя жалеза і тытану), з’яўляюцца металамі (на знешнім электронным слоі маюць 1—2 электроны). У П.э. электронамі запаўняюцца ўнутр. (n−1)d-абалонкі (n — гал. квантавы лік) у d-элементаў і (n−2)f-абалонкі ў f-элементаў — лантаноідаў і актыноідаў. У выглядзе простых рэчываў d-элементы вызначаюцца унікальнымі магн. ўласцівасцямі, высокай каталітычнай актыўнасцю (асабліва плаціна, паладый). Асаблівасці хім. уласцівасцей d-элементаў абумоўлены вялікім (параўнальна з усімі інш., у т. л. і f-элементамі) наборам магчымых валентных станаў і ступеняў акіслення (напр., рутэній праяўляе ўсе ступені акіслення ад 0 да +8). Для d-элементаў характэрна ўтварэнне комплексных злучэнняў, кластэраў, а таксама нестэхіяметрычных злучэнняў (гл. Металіды).

т. 12, с. 291

ЗО́ННАЯ ТЭО́РЫЯ крышталічных цвёрдых цел,

квантавая тэорыя спектра энергій электронаў крышталя. Паводле З.т. гэты спектр складаецца з зон дазволеных і забароненых энергій. З.т. тлумачыць шэраг уласцівасцей і з’яў у крышталях, у прыватнасці, розны характар іх электраправоднасці.

Аснова З.т. — аднаэлектроннае прыбліжэнне: скорасць руху атамных ядраў каля становішчаў раўнавагі многа меншая за скорасць электронаў; кожны электрон рухаецца ў трохмерна-перыядычным полі, якое ствараецца ядрамі і астатнімі электронамі. Зона праводнасці (с) і валентная зона (v) утвораны сукупнасцю атамных энергет. узроўняў, «расшчэпленых» у выніку аб’яднання свабодных атамаў у крышт. рашотку. Узроўні энергіі валентных электронаў (е) атама расшчапляюцца і зрушваюцца значна больш, чым узроўні ўнутраных электронаў (і). Шырыня забароненай зоны Eg (энергет. шчыліна паміж v- і с-зонамі) вызначаецца раўнаважнай адлегласцю паміж ядрамі (пастаяннай крышт. рашоткі d) У крышталі з N ідэнтычных атамаў кожны атамны ўзровень расшчапляецца на N узроўняў, якія ўтвараюць квазінеперарыўную дазволеную зону або яе частку. Электроны запаўняюць дазволеныя зоны энергій у адпаведнасці з Паўлі прынцыпам: на N узроўнях зоны можа знаходзіцца не больш за 2N электронаў. Уласцівасці крышталя залежаць ад колькасці электронаў у зоне праводнасці і/ці ад колькасці незапоўненых узроўняў (вакансій для электронаў) у валентнай зоне. Калі энергет. зона запоўнена электронамі часткова, то пад уздзеяннем знешняга эл. поля яны пераразмяркоўваюцца па ўзроўнях у зоне. Пры гэтым парушаецца сіметрыя размеркавання электронаў па скорасцях — узнікае эл. ток. Таму крышталь з часткова запоўненай c-зонай з’яўляецца правадніком электрычнасці — металам. Электроны ў поўнасцю запоўненай v-зоне з-за прынцыпу Паўлі не могуць пераразмяркоўвацца па ўзроўнях энергіі; крышталь з пустой с-зонай і поўнасцю запоўненай электронамі v-зонай — дыэлектрык. Калі цеплавая энергія дастатковая для пераводу часткі электронаў з v-зоны ў c-зону, то электраправоднасць крышталя расце пры награванні; такі крышталь — паўправаднік. Пры слаба перакрытых с- і v-зонах крышталь з’яўляецца паўметалам (напр., вісмут), а пры змыканні гэтых зон (Eg=0) — бясшчылінным паўправадніком (напр., шэрае волава). З.т. — набліжэнне да рашэння фундаментальнай задачы: вывесці ўласцівасці крышталя з уласцівасцей атамаў, з якіх ён складаецца.

Літ.:

Харрисон У.А. Электронная структура и свойства твердых тел: Физика химической связи: Пер. с англ. Т. 1—2. М., 1983;

Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел: Пер. с англ. М., 1981.

М.​А.​Паклонскі.

т. 7, с. 107

А́ТАМ (ад грэч. atomos непадзельны),

часціца рэчыва, найменшая частка хім. элемента, якая з’яўляецца носьбітам яго ўласцівасцяў. Кожнаму элементу адпавядае пэўны род атама, якія абазначаюцца сімвалам хім. элемента і існуюць у свабодным стане або ў злучэнні з інш. атамамі, у складзе малекул. Разнастайнасць хім. злучэнняў абумоўлена рознымі спалучэннямі атамаў у малекулах. Фіз. і хім. ўласцівасці свабоднага атама вызначаюцца яго будовай. Атам мае дадатна зараджанае цэнтр. атамнае ядро і адмоўна зараджаныя электроны і падпарадкоўваецца законам квантавай механікі.

Асн. характарыстыка атама, што абумоўлівае яго прыналежнасць да пэўнага элемента, — зарад ядра, роўны +Ze, дзе Z = 1, 2, 3, ... — атамны нумар элемента, e — элементарны эл. зарад. Ядро з зарадам +Ze утрымлівае вакол сябе Z электронаў з агульным зарадам -Ze. У цэлым атам электранейтральны. Пры страце электронаў ён ператвараецца ў дадатна зараджаны іон. Маса атама ў асноўным вызначаецца масай ядра і прапарцыянальная яго атамнай масе, якая прыблізна роўная масаваму ліку. Пры яго павелічэнні ад 1 (для атама вадароду, Z = 1) да 250 (для атама трансуранавых элементаў, Z>92) маса атама мяняецца ад 1,67∙10​⁻²⁷ да 4∙10​⁻²⁵ кг. Памеры ядра (парадку 10​⁻¹⁴—10​⁻¹⁵ м) вельмі малыя ў параўнанні з памерамі ўсяго атама (10​⁻¹⁰ м). Паводле квантавай тэорыі, для электронаў у атаме магчымы толькі пэўныя (дыскрэтныя) значэнні энергіі, якія для атама вадароду і вадародападобных іонаў вызначаюцца формулай ${\displaystyle {\mathrm{E}}_{\mathrm{n}}=-\mathrm{h}\mathrm{c}\mathrm{R}\frac{{\mathrm{Z}}^2}{{\mathrm{n}}^2}}$ , дзе h — Планка пастаянная, c — скорасць святла, R — Рыдберга пастаянная, n = 1, 2, 3 ... цэлы лік, які вызначае магчымае значэнне энергіі і наз. галоўным квантавым лікам. Велічыня hcR=13,60 эВ ёсць энергія іанізацыі атама вадароду, г. зн. энергія, неабходная на тое, каб перавесці электрон з асн. ўзроўню (n=1) на ўзровень n=∞, што адпавядае адрыву электрона ад ядра. Электроны ў атаме пераходзяць з аднаго ўзроўню энергіі на другі паводле квантавага закону ${\mathrm{E}}_{\mathrm{i}}-{\mathrm{E}}_{\mathrm{k}}=\mathrm{h\nu }$. Кожнаму значэнню энергіі адпавядае 2n​² розных квантавых станаў, што адрозніваюцца значэннямі трох дыскрэтных фізічных велічыняў: арбітальнага моманту імпульсу M_e, яго праекцыі M_ez на некаторы напрамак z і праекцыі (на той жа напрамак) спінавага моманту імпульсу M_sz. M_e вызначаецца азімутальным квантавым лікам 1, які прымае n значэнняў (1=0, 1, 2 ..., n-1); M_ez — арбітальным магнітным квантавым лікам m_e, які прымае 21+1 значэнняў (m₁ = 1, 1-1, ..., -1); Msz спінавым магнітным квантавым лікам ms, які мае значэнні ½ і −½ (гл. Спін, Квантавыя лікі). Агульны лік станаў з аднолькавай энергіяй (зададзена n) наз. ступенню выраджэння ці статыстычнай вагой. Для атама вадароду і вадародападобных іонаў ступень выраджэння ўзроўняў энергіі ${\mathrm{g}}_{\mathrm{n}}=2{\mathrm{n}}^2$. Зададзенаму набору квантавых лікаў n, 1, m_e адпавядае пэўнае размеркаванне электроннай шчыльнасці (імавернасці знаходжання электрона ў розных месцах атама). Паводле Паўлі прынцыпу, у атаме не можа быць двух (або больш) электронаў у аднолькавым стане, таму максімальны лік электронаў у атаме з зададзенымі n і 1 роўны 2 (21 + 1). Электроны ўтвараюць электронную абалонку атама і цалкам яе запаўняюць. На аснове ўяўлення пра паступовае запаўненне, з павелічэннем Z, усё больш аддаленых ад ядра электронных абалонак можна растлумачыць перыядычнасць хім. і фіз. уласцівасцяў элементаў. Гл. таксама Перыядычная сістэма элементаў Мендзялеева.

Літ.:

Шпольский Э.В. Атомная физика. Т. 1—2. М., 1984;

Борн М. Атомная физика. М., 1970;

Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. М., 1988;

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 3. Квантовая механика;

Нерелятивистская теория. 4 изд. М., 1989.

М.​А.​Ельяшэвіч.

т. 2, с. 66

ВА́КУУМНЫЯ ПАКРЫ́ЦЦІ,

пакрыцці, нанесеныя на паверхню метал. і неметал. вырабаў у вакууме накіраваным асаджэннем часціц рэчыва. Бываюць метал. і неметалічныя. Наносяцца тэрмічным або электронна-прамянёвым выпарэннем і катодным распыленнем, а таксама іх спалучэннем.

Трываласць счаплення вакуумнага пакрыцця з матэрыялам асновы абумоўлена т-рай асновы, якасцю падрыхтоўкі і ачысткі яго рабочай паверхні, энергіяй часціц, што наносяцца, і інш. Тэрмічнае выпарэнне ажыццяўляецца з дапамогай розных крыніц нагрэву і адпаведных прыстасаванняў у вакууме 1,33∙10​⁻¹ — 1,33∙10​⁻⁵ Па. Пры электронна-прамянёвым выпарэнні выкарыстоўваюцца электронна-прамянёвыя пушкі, якія генерыруюць электроны з вял. скарасцямі. Адначасовым выпарэннем некалькіх матэрыялаў атрымліваюць шматкампанентныя і шматфазныя вакуумныя пакрыцці. Пры катодным распыленні матэрыял, які наносіцца, «бамбардзіруюць» іонамі розных элементаў. Найб. пашырана катоднае распыленне ў тлеючым разрадзе, які ўзбуджаецца ў аргоне і інш. інертных газах пры ціску 2,66—13,3 Па і напружанні 1—5 кВ. Вакуумныя пакрыцці выкарыстоўваюцца ў машынабудаванні, мікраэлектроніцы, выліч. тэхніцы, фіз. оптыцы.

М.​І.​Дудо.

т. 3, с. 466

МІШЭ́НІ ТЭО́РЫЯ ў радыебіялогіі, мішэні прынцып,

адна з тэорый уздзеяння іанізавальных выпрамяненняў на біял. аб’екты. Сфармулявана ў 1920—30-я г. Паводле М.т. ў біял. аб’ектах ёсць асабліва адчувальныя аб’ёмы — «мішэні», пашкоджанне якіх вядзе да пашкоджання ўсяго аб’екта. Дыскрэтная прырода выпрамяненняў і іх узаемадзеянняў з рэчывам дазваляе, асабліва ў выпадку іанізавальных выпрамяненняў, зыходзіць з уяўленняў аб «абстрэле» рэчыва часціцамі розных энергій (фатоны, хуткія электроны і інш.), а ў сувязі з гэтым — з прынцыпу пападання і «мішэні». У выніку нават рэдкіх пападанняў у такую «мішэнь» невял. дозы іанізавальных выпрамяненняў могуць выклікаць гібель клеткі або якія-н. рэдкія спецыфічныя рэакцыі ў ёй (напр., мутацыі асобных генаў), частата якіх павялічваецца з дозай выпрамянення. У М.т. распрацаваны матэм. падыходы, якія тлумачаць характар залежнасці радыебіял. эфектаў ад дозы выпрамянення і інш. фактараў. М.т. не з’яўляецца універсальнай і не растлумачвае ўсе біял. эфекты, што ўзнікаюць пад уздзеяннем іанізавальных выпрамяненняў.

Літ.:

Тимофеев-Ресовский Н.В., Иванов В.И., Корогодин В.И. Применение принципа попадания в радиобиологии. М., 1968;

Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных. 3 изд. М., 1988.

т. 10, с. 493

ПАСКАРА́ЛЬНІК З СУСТРЭ́ЧНЫМІ ПУЧКА́МІ, калайдэр,

устаноўка, у якой ажыццяўляюцца сутыкненні сустрэчных пучкоў зараджаных часціц, паскораных эл. полем да высокіх энергій; адзін з паскаральнікаў зараджаных часціц. Ужываюцца паскаральнікі з сустрэчнымі электрон-пазітроннымі, электрон-пратоннымі, пратон-пратоннымі і пратон-антыпратоннымі пучкамі.

Бываюць цыклічныя (найб. пашыраны) і лінейныя. Маюць мішэнь — пучок часціц ад другога паскаральніка ці другі пучок ад гэтага ж паскаральніка; для павелічэння шчыльнасці пучкоў часціц — спец. накапляльныя кольцы, дае назапашваюцца і адна- ці шматразова сутыкаюцца зараджаныя часціцы. Найб, эфектыўна пераўтвараюць энергію паскораных зараджаных часціц у энергію спакою новых элементарных часціц. Напр., існуе паскаральнік, дае электроны (ці пазітроны) з энергіяй 30 ГэВ сутыкаюцца з пратонамі з энергіяй 800 ГэВ, у выніку могуць атрымлівацца часціцы з масай спакою да 300 ГэВ (г Гамбург, Германія).

І.​С.​Сацункевіч.

т. 12, с. 163

ПЕРАДАВА́ЛЬНАЯ ТЭЛЕВІЗІ́ЙНАЯ ТРУ́БКА,

разнавіднасць электронна-прамянёвых трубак, якая пераўтварае аптычны відарыс на святлоадчувальнай паверхні (мішэнь, фотакатод ці інш.) у электронны (рэльеф эл. зарадаў, фотаправоднасць) і пасля ў відэасігнал; асн. частка тэлевізійных перадавальных камер.

Бывае з назапашваннем і без назапашвання эл. зараду. П.т.т. з назапашваннем зараду выкарыстоўваюцца ў вяшчальным тэлебачанні, маюць святлоадчувальную мішэнь, электронны пражэктар, факусавальную і адхіляльную сістэмы і інш. элементы (у залежнасці ад тыпу П.т.т.), якія кіруюць электронным праменем. У адных П.т.т. (напр., у іканаскопе, суперартыконе, суперіканаскопе) светлавыя сігналы выбіваюць электроны за кошт знешняга фотаэфекту, у другіх (напр., у відыконе) — змяняецца папярочная праводнасць фотакатода, у выніку чаго ўзнікаюць эл. зарады, якія назапашваюцца на мішэні. Электронны прамень пры абяганні (сканіраванні) мішэні разраджае яе, у выніку атрымліваецца відэасігнал. У тэлевізійных камерах выкарыстоўваюцца пераважна відыконы і іх разнавіднасці (плюмбіконы, сатыконы); у малагабарытных камерах — цвердацельныя фотапераўтваральнікі, напр., ПЗС-матрыцы. П.т.т. без назапашвання зараду (напр., дысектар) не маюць электроннага пражэктара, а відэасігнал фарміруецца электронамі, выпрамененымі з фотакатода пад уздзеяннем святла, і выкарыстоўваюцца для навук. і інш. мэт.

А.​П.​Ткачэнка.

т. 12, с. 273