Verbum

АКУ́СТЫКА (ад грэч. akustikos слыхавы),

раздзел фізікі, які вывучае пругкія ваганні і хвалі ад самых нізкіх частот (умоўна ад 0 Гц) да самых высокіх (10​¹²—10​¹³ Гц), іх узаемадзеянне з рэчывам і выкарыстанне.

Першыя звесткі аб акустыцы — у Піфагора (6 ст. да н.э.). Развіццё акустыкі звязана з імёнамі Арыстоцеля, Г.Галілея, І.Ньютана, Г.Гельмгольца. Вынікі класічнай акустыкі падагульніў Дж.Рэлей. Значны ўклад у развіццё акустыкі зрабілі М.М.Андрэеў, А.А.Харкевіч, Л.М.Брэхаўскіх, Л.І.Мандэльштам, М.А.Леантовіч і інш. Новы этап развіцця акустыкі ў 20 ст. звязаны з развіццём электра- і радыётэхнікі, электронікі.

Агульная акустыка на аснове лінейных дыферэнцыяльных ураўненняў вывучае заканамернасці адбіцця і пераламлення акустычных хваляў на паверхні, распаўсюджванне, інтэрферэнцыю і дыфракцыю іх у суцэльных асяроддзях, ваганні ў сістэмах з засяроджанымі параметрамі. Акустыка рухомых асяроддзяў і статыстычная разглядаюць уплыў руху і нерэгулярнасцяў асяроддзя на распаўсюджванне, выпрамяненне і прыём гукавых хваляў. Фізічная акустыка вывучае залежнасць характарыстык хваляў ад уласцівасцей і стану асяроддзя; яе падраздзелы: малекулярная акустыка (паглынанне і дысперсія гуку), квантавая акустыка (разглядае пругкія хвалі як фаноны, пры нізкіх т-рах, ва ультра- і гіпергукавым дыяпазонах). Псіхафізіялагічная акустыка вывучае ўздзеянне гуку на чалавека. Асн. задача электраакустыкі (магнітаакустыкі) — распрацоўка гучнагаварыцеляў, мікрафонаў, тэлефонаў і інш. выпрамяняльнікаў і прыёмнікаў гуку. Гідраакустыка і атмасферная акустыка — выкарыстанне гуку для падводнай лакацыі, сувязі, зандзіравання атмасферы і інш. Задачы архітэктурнай і будаўнічай акустыкі — паляпшэнне распаўсюджвання і ўспрымання мовы і музычных гукаў у памяшканнях, памяншэнне шуму (гл. Акустыка архітэктурная, Акустыка музычная). Нелінейная акустыка, акустаоптыка і акустаэлектроніка вывучаюць узаемадзеянне акустычных хваляў з фіз. палямі і часціцамі. Новыя магчымасці візуалізацыі гукавых палёў дала акустычная галаграфія. На Беларусі даследаванні па акустыцы праводзяцца з 1950-х г. у ін-тах фіз. і фізіка-тэхн. профілю АН. Найб. значныя вынікі атрыманы Ф.І.Фёдаравым у тэорыі пругкіх хваляў у крышталях.

Літ.:

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М., 1953;

Стретт Дж.В. (лорд Рэлей). Теория звука: Пер. с англ. Т. 1—2. 2 изд. М., 1955;

Скучик Е. Основы акустики: Пер. с нем. Т. 1—2. М., 1958—59;

Фёдоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М., 1965;

Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М., 1984.

А.​Р.​Хаткевіч.

т. 1, с. 218

ПРЫКЛАДНЫ́Х ФІЗІ́ЧНЫХ ПРАБЛЕ́М ІНСТЫТУ́Т імя А.​Н.​Сеўчанкі Беларускага дзяржаўнага універсітэта.

Засн. ў 1971 у Мінску на базе н.-д. лабараторый БДУ. Арганізатар і першы дырэктар — акад. АН Беларусі А.Н.Сеўчанка. У ін-це 4 аддзелы (27 лабараторый).

Асн. кірункі навук. даследаванняў: фізіка нізкатэмпературнай плазмы, уздзеянне іанізавальнага выпрамянення на матэрыялы і прылады электроннай тэхнікі, распаўсюджванне ультрагуку ў неаднародных асяроддзях, спектраскапія і люмінесцэнцыя кандэнсаваных сістэм, распрацоўка і стварэнне спектральнай апаратуры, лагічных элементаў і сістэм, электронна-выліч. прылад. У галіне оптыкі, спектраскапіі і люмінесцэнцыі здзейснены мэтанакіраваны сінтэз неарган. і арган. злучэнняў (вадкакрышт. матэрыялы для прылад адлюстравання інфармацыі і кіравання, актыўныя і пасіўныя лазерныя асяроддзі, аптычныя асяроддзі для запісу інфармацыі, негатыўныя і пазітыўныя фотарэзістары, матэрыялы колеракадзіравання і колераперадачы інфармацыі, пажаравыбуховабяспечныя цеплаізаляцыйныя матэрыялы, лекавыя прэпараты радыёпратэктарнага дзеяння, індыкатары для аналізу біял. вадкасцей чалавека, фарбавальнікі для онкатэрапіі і інш.); створаны метады і прылады экспрэс-дыягностыкі газавых патокаў, пылавых і дымавых выкідаў і інш. У галіне фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў распрацаваны тэорыя і метады іонна-прамянёвага легіравання і выкарыстанне іх у тэхналогіі вырабаў электроннай тэхнікі, сістэма скразнога камп’ютэрнага мадэліравання тэхналогій мікра- і нанаэлектронікі, метады атрымання звышцвёрдых і зносастойкіх матэрыялаў; даследаваны працэсы дэфектаўтварэння ў крышталях крэмнію, арсеніду галію і фасфіду індыю; прапанаваны і рэалізаваны спосабы кіравання пучкамі рэнтгенаўскіх і гама-квантаў. У галіне радыёфізікі і інфарматыкі створаны радыёгалаграфічныя сродкі для бескантактнага вымярэння вільготнасці, масы, шчыльнасці і інш. характарыстык дыэл. матэрыялаў; метады і прылады для выяўлення ачагоў узгарання лясных пажараў, ультрагукавыя расхадамеры вадкасці і газу, тэлеметрычны комплекс сейсмаразведкі, вымяральны комплекс аператыўнага маніторынгу дозных размеркаванняў пучкоў рэнтгенаўскага і электроннага выпрамяненняў; уведзена ў дзеянне першая нац. азонаметрычная станцыя, распрацаваны люмінесцэнтныя бескантактныя тэрмадатчыкі крыягенных т-р. Навук. і канструктарскія распрацоўкі ін-та знайшлі практычнае выкарыстанне ў прам-сці, нар. гаспадарцы, медыцыне і інш. Навук. дасягненні супрацоўнікаў ін-та адзначаны Дзярж. прэміяй СССР, 6 Дзярж. прэміямі Беларусі і інш. У ін-це працаваў акад. АН Беларусі Л.В.Валадзько, працуюць акад. Нац. АН Беларусі А.Ф.Чарняўскі, чл.-кар. Ф.Ф.Камароў.

У.​І.​Папечыц.

т. 13, с. 68

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

РАССЕ́ЯННЕ СВЯТЛА́,

змена характарыстык святла (напрамку распаўсюджвання, інтэнсіўнасці, частотнага спектра, палярызацыі) пры яго ўзаемадзеянні з рэчывам, што ўспрымаецца як няўласнае свячэнне рэчыва. Паслядоўнае апісанне Р.с. магчыма ў рамках квантавай тэорыі ўзаемадзеяння выпрамянення з рэчывам, аднак у многіх выпадках выкарыстоўваюць хвалевую тэорыю выпрамянення, паводле якой падаючая хваля ўзбуджае ў асяроддзі вымушаныя ваганні эл. зарадаў, якія становяцца крыніцамі другасных эл.магн. хваль.

Р.с. пругкае, калі яно адбываецца без пераўтварэння частаты (гл. Рэлея закон), і няпругкае, калі частата мяняецца; кагерэнтнае, калі фаза рассеянай хвалі адназначна вызначаецца фазай падаючай хвалі, у інш. выпадках — некагерэнтнае. У залежнасці ад саставу і стану рассейвальнага асяроддзя Р.с. адбываецца на розных кампанентах. Р.с. свабодным электронам з’яўляецца пругкім, інтэнсіўнасць рассеяння ўперад і назад удвая большая, чым у перпендыкулярным напрамку, і не залежыць ад даўжыні хвалі святла. Р.с. асобным атамам вельмі залежыць ад частаты падаючага святла ω : пры ω, параўнальным з частатой уласных ваганняў электронаў атама ω₀, інтэнсіўнасць рассеяння прапарцыянальная ω​⁴ (закон Рэлея); пры рэзанансе (ω = ω₀) Р.с. ўзрастае. Пры рассеянні малекуламі акрамя пругкага (аналагічнага атамнаму) можа ўзнікаць і няпругкае рассеянне са зрухам па частаце, інтэнсіўнасць якога на некалькі парадкаў меншая за рэлееўскае (гл. Камбінацыйнае рассеянне святла). Р.с. буйнымі ўтварэннямі абумоўлена флуктуацыямі аптычнай шчыльнасці асяроддзя па прасторы, якія могуць узнікаць з-за наяўнасці ў асяроддзі іншародных цел (кроплі вады, пылінкі ў паветры, суспензіі, украпіны ў крышталях і інш.) ці з прычыны цеплавых флуктуацый шчыльнасці аднароднага рэчыва (малекулярнае Р.с.). Рух абласцей неаднароднасці асяроддзя прыводзіць да ўзнікнення ў Р.с. зрушаных па частаце ліній, напр. пры гіпергуку. Пры вял. колькасці цэнтраў рассеяння акрамя элементарнага акта рассеяння ўзнікае шматразовае рассеянне паміж імі. Са з’яўленнем высокамонахраматычных магутных крыніц святла — лазераў, якія ствараюць у асяроддзі вял. шчыльнасці эл.-магн. выпрамянення, стала магчымым назіраць новыя віды Р.с. Розныя тыпы вымушанага Р.с. даюць магчымасць атрымліваць пасля ўзаемадзеяння з асяроддзем шмат дадатковых высокаінтэнсіўных ліній, што выкарыстоўваецца ў лазернай тэхніцы. Р.с. шырока выкарыстоўваецца пры даследаваннях розных фіз., хім., біял. працэсаў і з’яў. Спектры Р.с. даюць магчымасць вызначаць малекулярныя і атамныя характарыстыкі рэчыва. На Р.с. заснаваны многія метады вызначэння памераў, формы часціц, іх канцэнтрацыі і скорасці руху ў асяроддзі.

На Беларусі даследаванні па праблемах Р.с. праводзяцца ў Ін-це фізікі, Ін-це малекулярнай і атамнай фізікі і Ін-це прыкладной оптыкі Нац. АН Беларусі, БПА.

Літ.:

Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами: Пер. с англ. М., 1961;

Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. М., 1965;

Иванов АП. Оптика рассеивающих сред. Мн., 1969;

Зеге Э.П., Иванов А.П., Кацев И.Л. Перенос изображения в рассеивающей среде. Мн., 1985.

А.​П.​Іваноў.

т. 13, с. 361

ГАДЗІ́ННІК,

прылада для вымярэння часу. Бываюць: сонечныя, вадзяныя, пясочныя, агнявыя, механічныя, электрычныя (гл. Электрычны гадзіннік), камертонныя, электронныя (гл. Кварцавы гадзіннік), атамныя (гл. Квантавы гадзіннік), наручныя, кішэнныя, настольныя, насценныя, вежавыя (напр., куранты), спецыяльныя (секундамеры, хранометры, шахматныя, праграмныя, радыёмаячныя, падводныя і інш.). Да «прылад часу» адносяць таксама таймер, рэле часу, хранограф і інш. У астр. даследаваннях выкарыстоўваюцца гадзіннікі астранамічныя.

Сонечныя гадзіннікі вядомы з 3-га тыс. да н.э. (Стараж. Вавілон), наз. гноман. Мелі стрыжань ці пласціну, цень ад якіх падала на канічны або плоскі цыферблат. У Вавілоне выкарыстоўвалі і вадзяны гадзіннік — пасудзіну са шкалой, у якую раўнамерна паступала (або з якой выцякала) пэўная колькасць вады за пэўныя адрэзкі часу. Такія гадзіннікі былі пашыраны ў стараж. Егіпце, Іудзеі, Грэцыі, Кітаі і інш. Каля 150 да н.э. грэч. механік Ктэсібій стварыў вадзяны паплаўковы гадзіннік — прататып гадзінніка, што выкарыстоўваўся да 18 ст. Сонечныя гадзіннікі (у т. л. ў выглядзе вял. збудаванняў) выкарыстоўвалі ў абсерваторыях Усходу і Індыі амаль да 17 ст. Пераносныя сонечныя гадзіннікі былі пашыраны ў Еўропе ў 16 ст. У 1736 у Нясвіжы (Беларусь) напісаны на лац. мове курс пра выраб сонечных гадзіннікаў розных канструкцый. Пясочны гадзіннік рабілі з дзвюх (часам цэлай сістэмы) лейкападобных пасудзін, праз звужэнне паміж якімі высыпаўся пясок. Яго шырока выкарыстоўвалі ў мараплаўстве (т.зв. «карабельныя склянкі»), у медыцыне (ім карыстаюцца і цяпер). Для адліку больш працяглых прамежкаў часу служылі (асабліва ў Кітаі) агнявыя гадзіннікі. Гэта былі лямпы з пэўнай колькасцю алею (маглі гарэць суткамі), канструкцыі (напр., спіралі) з пруткоў спец. саставу (маглі раўнамерна гарэць месяцамі), спец. свечкі з меткамі. Звесткі пра механічныя гадзіннікі вядомы з візантыйскіх рукапісаў 578. Першы мех. вежавы гадзіннік пабудаваны ў Мілане ў 1335, у Расіі — у 1404 (на Спаскай вежы Крамля). У 14 ст. створаны мех. гадзіннік са шпіндэльным спускам (меў дакладнасць ходу 0,5 гадз за суткі). Такія гадзіннікі былі надзейныя і праіснавалі да канца 19 ст. Каля 1510 замест гір упершыню ўжыта спружына і створаны кішэнны мех. гадзіннік (Германія). У 1675 у Англіі вынайдзены кручковы механізм — разнавіднасць анкернага спускавога механізма (гл. Анкер), які выкарыстоўваюць і ў цяперашніх ходзіках. Вынаходнік Х.Гюйгенс стварыў мех. гадзіннік з маятнікавым (1657, гл. Маятнік) і балансірным (1675, гл. Балансір) рэгулятарам, з анкерна-якарным спускам (1659). Гадзіннік з біметал. балансірам сканструяваў І.П.Кулібін (1767). З 2-й пал. 19 ст. стаў пашыраны свабодны анкерны ход, які выкарыстоўваецца і ў сучасных наручных і кішэнных гадзінніках. З канца 17 ст. ў кішэнных гадзінніках устанаўліваюць мінутныя стрэлкі, з 1760 — і секундныя. У канцы 19 — пач. 20 ст. ў Швейцарыі створаны матэрыялы (інвар — для маятнікаў, элінвар — для спіралей), якія практычна ліквідавалі тэмпературныя ўздзеянні на ход мех. гадзіннікаў. У пач. 20 ст. з’явіліся электрагадзіннікавыя сістэмы. У 1920—60-я г. распрацаваны асабліва дакладныя гадзіннікі: камертонныя (у іх выкарыстоўваецца эфект ваганняў камертона), кварцавыя (ваганне кварцавай пласціны), атамны (ваганне атамаў); іх дакладнасць адпаведна 10​⁻¹, 10​⁻⁴, 10​⁻⁸ с/сут. Сучасныя мех. гадзіннікі маюць: рухавік (спружына, гіра), сістэму колаў, ход або спускавы механізм, рэгулятар, механізмы заводкі і стрэлачны; могуць мець прыстасаванні, якія паказваюць даты месяца і дні тыдня, проціўдарныя, аўтам. падзавод і інш.

На Беларусі унікальным помнікам сярэдневяковай тэхнікі з’яўляецца вежавы гадзіннік касцёла езуітаў у Гродне, створаны ў 2-й пал. 17 ст. Гэта найстарэйшы маятнікавы гадзіннік з вядомых на тэр. СНД. У яго механізме выкарыстаны анкерны ход, які ажыццяўляецца пад дзеяннем грузу (60 кг), што апускаецца з вышыні 15 м за 36 гадз. Першая ў Рас. імперыі гадзіннікавая ф-ка пабудавана ў 1789 у в. Беражань Горацкага павета (гл. Беражанская гадзіннікавая мануфактура). Масавая вытв-сць наручных гадзіннікаў у СССР пачалася ў 1930, на Беларусі — у 1956 (гл. Мінскі гадзіннікавы завод «Прамень»). З 1975 мінскі з-д «Электроніка» выпускае электронныя наручныя гадзіннікі з лічбавай індыкацыяй на вадкіх крышталях; СКБ «Няміга» распрацоўвае гэтыя гадзіннікі і ажыццяўляе іх серыйнае асваенне; электронныя гадзіннікі выпускае таксама пінскі з-д «Камертон» (з-ды і бюро ўваходзяць у НВА «Інтэграл»). Дэталі да гадзіннікаў пастаўляе Віцебскі з-д гадзіннікавых дэталей.

Літ.:

Пипуныров В.Н. История часов с древнейших времен до наших дней. М., 1982;

Завельский Ф.С. Время и его измерение. 5 изд. М., 1987;

Шполянский В.А., Чернягин Б.М. Электрические приборы времени. М., 1964;

Мясников Л.Л., Булыгин А.С. Атомные часы и система времени. Л., 1972.

У.​М.​Сацута.

т. 4, с. 420