Verbum

ВЫМЯРА́ЛЬНЫ ПЕРАЎТВАРА́ЛЬНІК,

прыстасаванне, якое пераўтварае фіз. велічыню, што вымяраецца або рэгулюецца, у сігнал (звычайна электрычны) для далейшай перадачы, апрацоўкі ці рэгістрацыі. Адна з асн. частак сродкаў вымяральнай тэхнікі, сістэм аўтаматыкі і тэлемеханікі. Тэрмін «вымяральны пераўтваральнік» уведзены стандартам замест тэрміна «датчык».

Параметры, якія ўспрымаюцца вымяральным пераўтваральнікам, бываюць механічныя (намаганне, перамяшчэнне, скорасць, вібрацыя), гідраўлічныя і пнеўматычныя (ціск, расход), аптычныя (сіла святла), цеплавыя (т-ра), электрычныя (напружанне і ток), радыеактыўныя. Выходныя сігналы падзяляюцца на электрычныя і пнеўматычныя (часам гідраўлічныя), амплітудныя, часаімпульсныя, частотныя і фазавыя, аналагавыя (неперарыўныя) і лічбавыя (дыскрэтныя). Вымяральны пераўтваральнік складаецца з аднаго (напр., тэрмапара, тэнзометр) або з некалькіх элементарных пераўтваральнікаў, найважнейшы з якіх — адчувальны элемент. Пераўтваральнікі злучаюцца па каскаднай, дыферэнцыяльнай і кампенсацыйнай схемах. Найб. Пашыраны маштабныя і функцыянальныя вымяральныя пераўтваральнікі. Маштабныя (напр., дзялільнікі частаты і напружання, трансфарматары вымяральныя) мяняюць маштаб велічыні, якая вымяраецца, без змены яе фіз. прыроды. Гэтыя вымяральныя пераўтваральнікі пашыраюць межы вымярэнняў сродкамі вымяральнай тэхнікі. Функцыянальныя вымяральныя пераўтваральнікі (напр., тэрмарэзістары, фотаэлементы) пераўтвараюць велічыню той ці іншай фіз. прыроды ў функцыянальна звязаны з ёй сігнал (звычайна электрычны). Такімі вымяральнымі пераўтваральнікамі можна вымяраць разнастайныя неэл. велічыні. Асобны клас складаюць аперацыйныя вымяральныя пераўтваральнікі, якія выконваюць над велічынямі пэўныя матэм. аперацыі (інтэграванне, дыферэнцыраванне і інш.). Асн. характарыстыкі вымяральных пераўтваральнікаў: від функцыянальнай залежнасці паміж уваходнай і выходнай велічынямі, адчувальнасць і парог адчувальнасці, хібнасць.

У.​М.​Сацута.

т. 4, с. 315

ІНФРАЧЫРВО́НАЕ ВЫПРАМЯНЕ́ННЕ, інфрачырвоныя прамяні,

нябачнае электрамагнітнае выпрамяненне аптычнага дыяпазону з даўжынёй хваль ад 0,74 мкм да 1—2 мм (ад чырв. канца бачнага спектра да найб. кароткіх радыёхваль). Выпрамяняецца ўсякім целам, асабліва нагрэтым. Складае значную ч. выпрамянення Сонца, большую ч. выпрамянення лямпаў напальвання, розных газаразрадных крыніц святла. Шырока выкарыстоўваюцца спец. крыніцы І.в. — стрыжні на аснове вокіслаў рэдказямельных элементаў і карбіду крэмнію, перспектыўныя лазерныя крыніцы І.в. Адкрыта ў 1800 У.Гершэлем.

І.в. вылучаюць таксама касм. целы: халодныя чырв. карлікі (зоркі з т-рай паверхні 1000—1500 К), шэраг планетарных туманнасцей, пылавыя воблакі, ядры галактык (у т. л. нашай), квазары. Спектр І.в. (як і бачнага, ультрафіялетавага) можа складацца з асобных ліній, палос або быць неперарыўным у залежнасці ад прыроды крыніцы. Аптычныя ўласцівасці рэчываў (празрыстасць, каэф. адбіцця і пераламлення) у інфрачырв. вобласці спектра звычайна адрозніваюцца ад уласцівасцей у бачнай і ультрафіялетавай абласцях. Многія рэчывы, празрыстыя ў бачнай вобласці, непразрыстыя ў некаторых абласцях І.в. і наадварот У большасці металаў адбівальная здольнасць для І.в. значна большая, чым для бачнага. Вылучыць І.в. з агульнага патоку выпрамянення можна з дапамогай прызмаў, дыфракцыйных рашотак, дысперсійных фільтраў і інш. Для выяўлення і вымярэння І.в. выкарыстоўваюцца цеплавыя і фотаэлектрычныя прыёмнікі (балометры, тэрмаэлементы), оптыка-акустычныя і піраэлектрычныя прыёмнікі, фотаэлементы і фотапамнажальнікі, электронна-аптычныя пераўтваральнікі і фотарэзістары, спец. фотаматэрыялы. І.в. выкарыстоўваецца ў навук даследаваннях, прам-сці, сельскай гаспадарцы, медыцыне, ваен. справе — для ідэнтыфікацыі і вывучэння будовы хім злучэнняў, якаснага і колькаснага спектральнага аналізу (гл. Інфрачырвоная спектраскапія), сушкі і нагрэву, дэфектаскапіі вырабаў (гл. Інфрачырвоная дэфектаскапія), фатаграфавання ў цемнаце, у начнога бачання прыладах і цеплапеленгацыі, саманавядзення снарадаў і ракет, наземнай і касм. сувязі, у лакатарах, дальнамерах і інш. (гл. таксама Інфрачырвоная тэхніка).

Літ.:

Леконт Ж. Инфракрасное излучение: Пер. с фр. М., 1958;

Марков М.Н. Приемники инфракрасного излучения. М., 1968;

Хадсон Р.Д. Инфракрасные системы: Пер. с англ. М., 1972;

Левитин И.Б. Применение инфракрасной техники в народном хозяйстве. Л., 1981.

Р.​Г.​Жбанкоў.

т. 7, с. 294

МА́СА ў фізіцы,

фізічная велічыня, якая вызначае інертныя і гравітацыйныя ўласцівасці цела; адна з асн. характарыстык матэрыяльных аб’ектаў.

У класічнай механіцы, дзе скорасці цел (v) значна меншыя за скорасць святла (c) у вакууме (v≪c), М., якая ўваходзіць у другі закон Ньютана (гл. Ньютана законы механікі) наз. інертнай, a М., вызначаная з Сусветнага прыцягнення закона — гравітацыйнай. Эксперыментальна ўстаноўлена, што інертная і гравітацыйная М. з вял. дакладнасцю супадаюць і іх можна лічыць адной і той жа фіз. велічынёй. У гэтым набліжэнні М. з’яўляецца таксама мерай колькасці рэчыва і адытыўнай велічынёй, таму выконваецца масы захавання закон. У рэлятывісцкай механіцы (v~c) поўная энергія цела вызначаецца формулай $E=m{c}^2/\sqrt{1-v^2/c^2}$ , а яго імпульс $\overrightarrow{p}=m\overrightarrow{v}/\sqrt{1-v^2/c^2}$ , адкуль вынікае ўзаемасувязь паміж велічынямі E і p: E​²/c​²−p​² = m​²c​². З гэтай формулы можна выразіць велічыню m — інварыянтную М. (ці проста М.), якая вызначае энергію спакою цела E₀ = mc​² і ўваходзіць у законы класічнай механікі. У рэлятывісцкім выпадку М. ізаляванай сістэмы цел з цягам часу не мяняецца, аднак яна не роўная суме М. цел гэтай сістэмы (гл. Дэфект мас). Прынята лічыць, што М. элементарнай часціцы вызначаецца звязанымі з ёй эл.магн., ядз. і інш. палямі, аднак колькаснай тэорыі, якая тлумачыла і давала б магчымасць вызначыць дыскрэтны спектр М. элементарных часціц, не існуе. Адзінка М. ў СІ — кілаграм, М. атамаў і малекул вымяраецца ў атамных адзінках масы, М. элементарных часціц — у М. электрона або ў атамных адзінках энергіі.

Літ.:

Джеммер М. Понятие массы в классической и современной физике: Пер. с англ. М., 1967;

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 2. Теория поля. 7 изд. М., 1988.

А.​І.​Болсун, В.​К.​Гронскі.

т. 10, с. 162

ОПТАЭЛЕКТРО́НІКА,

галіна электронікі, якая вывучае і выкарыстоўвае ўласцівасці ўзаемадзеяння эл.-магн. хваль аптычнага дыяпазону з электронамі ў цвёрдых, вадкіх і газападобных рэчывах для генерацыі, перадачы, захоўвання, апрацоўкі і адлюстравання інфармацыі. Як самастойная галіна навукі і тэхнікі пачала фарміравацца ў 1960-я г. Грунтуецца на дасягненнях фіз. оптыкі, малекулярнай фізікі, фізікі і тэхнікі паўправаднікоў, лазераў, схематэхнікі і інш.

Умоўна падзяляецца на фатоніку (даследуе метады стварэння прылад захоўвання, перадачы, апрацоўкі і адлюстравання інфармацыі, выяўленай у выглядзе аптычных сігналаў), радыёоптыку (дастасоўвае прынцыпы і метады радыёфізікі да оптыкі) і аптроніку (даследуе метады стварэння аптронных схем — электронных прылад з унутр. аптычнымі сувязямі). Оптаэлектронныя прылады адрозніваюцца неўспрымальнасцю аптычных каналаў сувязі да ўздзеянняў эл. магн. палёў, поўнай гальванічнай развязкай у прыладах з унутр. аптычнымі сувязямі, падвойнай (прасторавай і часавай) мадуляцыяй святла, што дазваляе апрацоўваць вял. масівы інфармацыі. Перавагі оптаэлектронных прылад (у параўнанні з вакуумнымі і паўправадніковымі) грунтуюцца на эл. нейтральнасці квантаў аптычнага выпрамянення (фатонаў), высокай частаце аптычных ваганняў, малой разбежнасці светлавых прамянёў і магчымасці іх дастаткова вострай факусіроўкі.

На Беларусі даследаванні па праблемах О. вядуцца з пач. 1970-х г. у ін-тах фізікі, электронікі, малекулярнай і атамнай фізікі, прыкладной оптыкі, фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў, фіз.-тэхн. Нац. АН, БДУ, БПА, Бел. ун-це інфарматыкі і радыёэлектронікі і інш. Развіты метады і створаны прыстасаванні для захоўвання, перадачы і апрацоўкі інфармацыі на эл.-аптычных, фотахромных, фотатэрмапластычных і оптавалаконных структурах; развіта тэорыя аптычных хваляводаў і створаны прылады інтэгральнай оптыкі; распрацаваны дыфракцыйныя прыстасаванні з эл. кіраваннем; тэхналогія знакасінтэзавальных індыкатараў на вадкіх крышталях; метады і сістэмы для атрымання відарысаў, аптычнай памяці з выкарыстаннем бістабільнасці паўправадніковых структур, многаканальнай перадачы інфармацыі і інш.

Літ.:

Осинский В.И. Интегральная оптоэлектроника. Мн., 1977;

Интегральная оптоэлектроника: Элементы, устройства, технология. М., 1990.

Л.​І.​Гурскі.

т. 11, с. 441

РЭА́КЦЫІ ХІМІ́ЧНЫЯ,

працэсы ператварэння адных рэчываў (простых і хім. злучэнняў) у інш. рэчывы (прадукты рэакцыі). Суправаджаюцца разрывам хімічных сувязей у малекулах рэчываў, што ўступаюць у рэакцыю (зыходных рэчываў), і ўтварэннем новых сувязей у прадуктах рэакцыі. У адрозненне ад ядзерных рэакцый, якія прыводзяць да ўтварэння новых атамаў, пры Р.х. адбываецца толькі перабудова вонкавых электронных абалонак атамаў. Якасны і колькасны састаў зыходных рэчываў і прадуктаў Р.х. запісваецца пры дапамозе ўраўненняў хімічных. Магчымасць Р.х. і ступень (паўната) ператварэння рэчываў, што ўзаемадзейнічаюць, пры розных умовах (т-ра, канцэнтрацыя ў газавай сумесі ці растворы, ціск) вывучае тэрмадынаміка хімічная, скорасць Р.х. і іх механізм — кінетыка хімічная.

Р.х. падзяляюцца на абарачальныя (гл. Абарачальныя рэакцыі) і неабарачальныя Паводле цеплавога эфекту адрозніваюць экзатэрмічныя Р.х., якія адбываюцца з вылучэннем цяпла (у гэтых рэакцыях энергія, неабходная для разрыву хім. сувязей у зыходных рэчывах, меншая за энергію, што вылучаецца пры ўтварэнні новых сувязей), і эндатэрмічныя Р.х., якія адбываюцца з паглынаннем цяпла. Многія тэрмадынамічна магчымыя Р.х. пры звычайных умовах ідуць з малой (практычна блізкай да нуля) скорасцю Для паскарэння такіх рэакцый выкарыстоўваюць каталізатары (гл. Каталіз). Механізм большасці Р.х. уключае некалькі (гл. Складаныя рэакцыі), а часам дзесяткі і сотні т.зв. элементарных стадый, якія прыводзяць да ўтварэння мала ўстойлівых прамежкавых прадуктаў — свабодных радыкалаў і атамаў, што прымаюць удзел у наступных элементарных стадыях (гл. Ланцуговыя хімічныя рэакцыі). Адбываюцца Р.х. за кошт цеплавога ўзбуджэння (пры награванні), пад уздзеяннем святла (гл Фотахімічныя рэакцыі), іанізавальных выпрамяненняў (радыяцыйна-хімічныя рэакцыі), эл. току, ціску, у плазме (гл. Плазмахімія) і інш. Гл. таксама Акісленне-аднаўленне, Гарэнне, Полімерызацыя, Тапахімічныя рэакцыі.

Літ.:

Тоуб М. Механизмы неорганических реакций: Пер. с англ. М., 1975;

Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии: Пер. с англ. 4 изд. М., 1991;

Жданов В.П. Скорость химической реакции. Новосибирск, 1986;

Шелинский Г.И. Основы теории химических процессов. М., 1989.

В.​В.​Свірыдаў.

т. 13, с. 534

КВА́НТАВАЯ МЕХА́НІКА, хвалевая механіка,

тэорыя, якая ўстанаўлівае спосаб апісання і законы руху мікрачасціц (электронаў у атаме, атамаў у малекуле, нуклонаў у ядрах і інш.). Дае магчымасць апісаць структуру атамаў і зразумець іх спектры, устанавіць прыроду хім. сувязі, растлумачыць перыяд. сістэму элементаў і г.д. З’яўляецца тэарэт. асновай атамнай і ядз. фізікі, фізікі цвёрдага цела.

Мікрааб’ектам уласціва своеасаблівая дваістасць: у залежнасці ад умоў яны могуць паводзіць сябе як часціцы ці як хвалі (гл. Карпускулярна-хвалевы дуалізм). Таму тэарэт. апісанне мікраскапічных з’яў патрабуе аб’яднання ўзаемна несумяшчальных фіз. характарыстык, чаго нельга ажыццявіць у межах класічнай фізікі ўнутрана несупярэчлівым спосабам (гл. Дапаўняльнасці прынцып). Пры гэтым немагчыма адначасовае выкарыстанне некаторых фіз. велічынь, напр., каардынат і імпульсу часціцы. Для мікрачасціцы не мае сэнсу, напр., такое паняцце, як рух уздоўж траекторыі; усе тэарэт. сцвярджэнні адносна выніку пэўных узаемадзеянняў маюць імавернасны характар.

К.м. ўзнікла як развіццё ўяўленняў М.Планка (1900) адносна квантавання дзеяння, А.Эйнштэйна (1905, 1916) пра карпускулярныя ўласцівасці святла (гл. Планка закон выпрамянення), напаўкласічнай мадэлі атама Н.Бора (1913, гл. Бора тэорыя), ідэі Л. дэ Бройля адносна хвалевых уласцівасцей мікрачасціц (гл. Хвалі дэ Бройля). Фундаментальнае развіццё К.м. атрымала ў працах В.Гайзенберга (1925), Э.Шродынгера і П.Дзірака (1926). Паводле К.м. ўсю інфармацыю пра фіз. стан мікрасістэмы змяшчае хвалевая функцыя. Яна вызначае размеркаванне імавернасці для розных фіз. велічынь, якія характарызуюць сістэму (становішча ў прасторы, імпульс, энергія і г.д.; М.Борн, 1926). Кожнай класічнай фіз. велічыні ў К.м. адпавядае пэўны аператар, уласныя значэнні якога супадаюць з назіральнымі значэннямі фіз. велічыні (гл. Аператары). Магчымыя станы сістэмы апісваюцца адпаведнымі ўласнымі функцыямі. У залежнасці ад таго, дыскрэтную ці неперарыўную паслядоўнасць утвараюць уласныя значэнні аператара, адпаведная фіз. велічыня з’яўляецца квантаванай ці неквантаванай (гл. Квантаванне). Калі аператары 2 фіз. велічынь (L і M) не камутуюць, г. зн. што вынік дзеяння аператараў L і M на хвалевую функцыю Ψ залежыць ад парадку іх дзеяння $\text{(}\hat{L}\hat{M}\mathrm{\Psi }\ne \hat{M}\hat{L}\mathrm{\Psi }\text{)}$ , то рэалізацыя такіх станаў мікрасістэмы, у якіх адпаведныя фіз. велічыні адначасова мелі б пэўнае значэнне, немагчыма; найперш гэта датычыць аператараў каардынат і імпульсу (гл. Неазначальнасцей суадносіны). Камутатыўнасць аператараў пэўных фіз. велічынь з аператарам энергіі азначае, што гэтыя фіз. велічыні з цягам часу не мяняюцца, г. зн. з’яўляюцца інтэграламі руху. Асн. інтэграл руху ў К.м. — энергія. Для дакладнага вызначэння стану мікрасістэмы неабходна ведаць энергію і інш. ўзаемна камутатыўныя інтэгралы руху, якімі, напр., для часціцы ў полі цэнтральных сіл з’яўляюцца квадрат моманту імпульсу і адна з яго праекцый. Калі інтэгралы руху маюць дыскрэтны спектр, стан сістэмы вызначаецца з дапамогай квантавых лікаў.

Прадказанні К.м. пераходзяць у адпаведныя вынікі класічнай механікі, калі для фіз. сістэмы велічыні размернасці дзеяння становяцца значна большымі, чым пастаянная Планка h (гл. Адпаведнасці прынцып). Абагульненне асн. ідэй К.м. на выпадак, калі энергія руху часціц параўнальная з энергіяй спакою (гл. Адноснасці тэорыя), дало магчымасць прадказаць існаванне антычасціц, стварыць тэорыю ўласнага моманту колькасці руху (гл. Спін) і інш. К.м. з’яўляецца мех. тэорыяй, таму не можа паслядоўна разглядаць працэсы паглынання святла і эл.-магн. выпрамянення. Яна дае набліжаныя метады разліку, дастатковыя для патрэб атамнай і часткова ядз. фізікі. Паслядоўную тэорыю ўзаемадзеяння фатонаў з электрычна зараджанымі часціцамі дае квантавая электрадынаміка. Ураўненні К.м. даюць магчымасць дакладна вылічыць магчымыя ўзроўні энергіі (гл. Шродынгера ўраўненне) мікрасістэмы, а таксама імавернасць пераходаў паміж імі. Гл. таксама Квантавая тэорыя поля, Абменнае ўзаемадзеянне.

На Беларусі работы па К.м. пачаты ў 1930-я г. ў БДУ (Ф.​І.​Фёдараў), у пасляваен. гады вядуцца пераважна ў БДУ і Ін-це фізікі Нац. АН Беларусі.

Літ.:

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике: Пер. с англ. Вып. 8—9. М., 1966—67;

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

Нерелятивистская теория. 4 изд. М., 1989;

Борисоглебский Л.А. Квантовая механика. 2 изд. Мн., 1988.

Л.​М.​Тамільчык.

т. 8, с. 208