Verbum

ВЫ́РАДЖАНЫ ГАЗ,

квантавы газ, уласцівасці якога істотна адрозніваюцца ад уласцівасцей класічнага газу пры пэўных умовах. Гэта абумоўлена тоеснасцю аднолькавых часціц у квантавай механіцы (гл. Тоеснасці прынцып). Запаўненне часціцамі магчымых узроўняў энергіі залежыць ад наяўнасці на зададзеным узроўні інш. часціц. Таму залежнасць цеплаёмістасці і ціску выраджанага газу адрозніваецца ад ідэальнага класічнага газу; інакш выражаюцца патэнцыялы тэрмадынамічныя і інш. параметры.

Выраджаны газ існуе пры т-рах, меншых за тэмпературу выраджэння. Уплыў тоеснасці часціц больш істотны, пры меншай адлегласці паміж імі ў параўнанні з даўжынёй хвалі дэ Бройля. Т-ра выраджэння, што вызначае меры прыдатнасці класічнай тэорыі, вышэйшая пры меншай масе часціц газу і большай іх канцэнтрацыі. Напр., т-ра выраджэння электроннага газу ў металах каля 10000 К і таму гэты газ выраджаны пры ўсіх т-рах, пры якіх метал застаецца ў цвёрдым стане. Гл. таксама Квантавая вадкасць, Бозе-газ, Фермі-газ.

П.С.Габец.

т. 4, с. 319

ЗАРА́ДАВАЯ ЦО́ТНАСЦЬ, C-цотнасць,

квантавы лік сапраўды нейтральнай элементарнай часціцы (сістэмы часціц), які вызначае паводзіны яе хвалевай функцыі пры зарадавым спалучэнні. У працэсах, абумоўленых гравітацыйнымі, эл.-магн. або моцнымі ўзаемадзеяннямі, З.ц. захоўваецца (не мяняецца).

Пры зарадавым спалучэнні хвалевая функцыя сапраўды нейтральнай часціцы не мяняецца (дадатная З.ц.) або мяняе знак (адмоўная З.ц.). Для фатона З.ц. адмоўная: C = −1, гэта вынікае з таго, што пры зарадамі спалучэнні эл. зарады, а значыць, і эл.магн. палі, квантамі якіх з’яўляюцца фатоны, мяняюць знак. Для π​⁰− і η​⁰− мезонаў, якія распадаюцца на 2 γ-кванты, C = 1. Сапраўды нейтральнай сістэмай з’яўляецца пазітроній (звязаны стан электрона і пазітрона), для якога C = (−1)​^J+l, дзе J — поўны спін сістэмы, l — арбітальны момант іх адноснага руху. Гэтай формулай вызначаецца таксама З.ц. сапраўды нейтральных мезонаў, пабудаваных з кварка і адпаведнага антыкварка.

Літ.:

Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. 2 изд. М., 1990.

А.У.Астапенка.

т. 6, с. 536

АСЦЫЛЯ́ТАР (ад лац. oscillare вагацца) гарманічны, сістэма, што выконвае механічныя (матэм. маятнік), электрамагнітныя (вагальны контур) або інш. ваганні, пры якіх патэнцыяльная энергія прапарцыянальная квадрату адхілення ад стану раўнавагі. Па ліку ступеняў свабоды адрозніваюць лінейныя, 2-, 3-мерныя і інш. Класічны асцылятар — часціца масай m, што вагаецца каля стану ўстойлівай раўнавагі, дзе яе патэнцыяльная энергія u мае мінімум. Пры гэтым пераменная сіла, што дзейнічае на часціцу, ${\displaystyle \mathrm{F}=-\frac{\partial \mathrm{u}}{\partial \mathrm{x}}=-\mathrm{k}\mathrm{x}}$ , дзе k — пастаянная, x — зрушэнне ад стану раўнавагі. Пры малых зрушэннях x рух часціцы апісваецца лінейным ураўненнем гарманічнага вагання, калі зрушэнні x не малыя — нелінейным ураўненнем і асцылятар наз. ангарманічны. Квантавы асцылятар апісваецца Шродынгера ўраўненнем, у якім патэнцыяльная энергія ${\displaystyle \mathrm{E}=-\frac{\mathrm{k}{\mathrm{x}}^2}{2}}$ . Адрозненні квантавага асцылятара ад класічнага: дыскрэтны набор значэнняў энергіі і найменшая магчымая энергія не роўная нулю (гл. Нулявая энергія). Паняцце асцылятара шырока выкарыстоўваюць у тэарэт. фізіцы, у т. л. для апісання працэсаў эл.-магн. выпрамянення.

т. 2, с. 63

АБМЕ́ННАЕ ЎЗАЕМАДЗЕ́ЯННЕ,

спецыфічны ўзаемны ўплыў тоесных часціц, які эфектыўна праяўляецца як вынік некаторага асаблівага ўзаемадзеяння. Чыста квантавы эфект, які не мае класічнага аналага і вынікае з тоеснасці прынцыпу.

Пры сілавым узаемадзеянні паміж часціцамі сярэдняя энергія сістэмы часціц неаднолькавая ў станах, што апісваюцца хвалевымі функцыямі з рознай сіметрыяй, напр. сістэма з 2 электронаў, калі не ўлічваць іх эл. ўзаемадзеяння, характарызуецца 2 хвалевымі функцыямі φ(r₁, r₂), якія адносна перастаноўкі каардынат электронаў (r₁ ⇄ r₂) мяняюць або не мяняюць знак Станам з φ± адпавядае сярэдняя энергія ўзаемадзеяння E_± = E_k+E_a, дзе E_k — энергія электрастатычнага (кулонаўскага) узаемадзеяння электронаў, кожны з якіх знаходзіцца ў індывід, стане; E_a — т.зв. абменная энергія, што ўзнікае, калі электроны як бы абменьваюцца сваімі станамі (адсюль назва). Абменнае ўзаемадзеянне існуе ў сістэме тоесных часціц і пры адсутнасці сілавога ўзаемадзеяння (ідэальны газ тоесных часціц). Яно пачынае праяўляцца, калі сярэдняя адлегласць паміж часціцамі становіцца параўнальнай з даўжынёй хвалі дэ Бройля, мае характар адштурхоўвання для ферміёнаў (гл. Паўлі прынцып) і прыцяжэння — для базонаў. Паняццем абменнага ўзаемадзеяння карыстаюцца ў тэорыі многаэлектронных атамаў, гомеапалярнай хім. сувязі, ферамагнетызму. Тэрмін абменнае ўзаемадзеянне ўжываецца і ў ядз. фізіцы (гл. Ядзерныя сілы).

Л.М.Тамільчык.

т. 1, с. 31

ВЫМЯРА́ЛЬНЫЯ ПРЫЛА́ДЫ,

сродкі вымярэння, якія даюць магчымасць непасрэдна адлічваць (рэгістраваць) значэнне велічыні, што вымяраецца.

Паводле прызначэння падзяляюцца на электравымяральныя прылады, цеплатэхнічныя прылады, метэаралагічныя прылады, гідралагічныя прылады, актынаметрычныя (актынометры, піргеліёметры, альбедометры, балансамеры), астранамічныя інструменты і прылады, геадэзічныя прылады і інструменты, акустычныя (фазометры, шумамеры, акустычныя інтэрферометры і інш.), метралагічныя (эталонныя) прылады для градуіроўкі і праверкі рабочых вымяральных прылад (напр., квантавы гадзіннік, гл. таксама Метралогія), прылады для вымярэння часу (гадзіннік, гадзіннік астранамічны), вуглавых і лінейных скарасцей і паскарэнняў (акселерометры, тахометры, спідометры), радыётэхн. вымяральныя прылады (асцылограф, частатамер і інш.), спец. прылады (авіяцыйныя, карабельныя і інш., напр., вышынямер, гіракомпас). Пашыраны і камбінаваныя вымяральныя прылады, якія вымяраюць некалькі велічынь (ампервальтомметр і інш.). Паводле формы атрымання інфармацыі вымяральныя прылады бываюць аналагавыя (значэнне велічыні паказваецца на шкале) і лічбавыя (на спец. індыкатары), з візуальным адлічваннем і самапісныя (барографы, тэрмографы, індыкатары ціску, лічбавыя друкавальныя хранографы). Пашыраны інтэгральныя вымяральныя прылады, якія даюць сумарнае значэнне велічыні за пэўны час (напр., лічыльнікі электрычныя, расхадамеры). Адрозніваюць таксама вымяральныя прылады аўтаматычныя і ручнога кіравання. Найб. пашыраны вымяральныя прылады прамога дзеяння (прамога пераўтварэння) і прылады параўнання, у якіх велічыня, што вымяраецца, параўноўваецца з адпаведнай мерай (вагі, патэнцыёметры).

У.М.Сацута.

т. 4, с. 315

ГЕНЕРА́ТАР у радыётэхніцы, прылада для атрымання (генерацыі) эл.-магн. ваганняў вызначанага віду (пэўных частаты, амплітуды, фазы, формы імпульсаў і інш.). Адрозніваюць генератар з самаўзбуджэннем (аўтагенератары; гл. ў арт. Аўтаваганні), у якіх характарыстыкі ваганняў вызначаюцца ўласцівасцямі самога генератара, і з незалежным узбуджэннем (узмацняльнікі магутнасці эл.-магн. ваганняў ад асобнага аўтагенератара). Генерацыя ажыццяўляецца пераважна за кошт энергіі крыніц пастаяннага току з дапамогай актыўных элементаў (электронных прылад) або шляхам пераўтварэння першасных эл. ваганняў у ваганні зададзенай частаты і формы (квантавы генератар, параметрычны генератар).

Паводле тыпу актыўнага элемента адрозніваюць лямпавыя генератары (напр., на генератарных лямпах), цвердацельныя (на вырашальных узмацняльніках, Гана дыёдах, транзістарах, тунэльных дыёдах), генератар з газаразраднымі прыладамі (на тыратронах), форме ваганняў, частаце, магутнасці і прызначэнні — генератар гарманічных ваганняў (гл. Гарманічныя ваганні), генератар ваганняў спец. формы, нізка-, высока- і звышвысокачастотныя, імпульсныя генератары і інш. У генератары інфранізкіх частот і ў генератары ваганняў спец. формы ўмовы генерацыі забяспечваюцца адваротнай сувяззю; генератары нізкіх і радыёчастот маюць вагальныя контуры, фільтры і інш. ланцугі з засяроджанымі элементамі, генератар звышвысокіх частот — ланцугі з размеркаванымі параметрамі (аб’ёмныя і адкрытыя рэзанатары, радыёхваляводы, палоскавыя і кааксіяльныя лініі і інш., звычайна спалучаныя з актыўнымі элементамі ў адно цэлае). Гл. таксама Генератар вымяральны, Блокінг-генератар, Мультывібратар, Свіп-генератар, Фантастрон.

П.С.Габец.

т. 5, с. 155

КВА́НТАВЫЯ СТАНДА́РТЫ ЧАСТАТЫ́,

устройствы для атрымання эл.-магн. ваганняў з вельмі стабільнай у часе частатой або для дакладнага вымярэння частаты ваганняў. З’яўляюцца асновай эталонаў часу і даўжыні, шырока выкарыстоўваюцца ў вымяральнай тэхніцы, навігацыі, метралагічнай службе.

Заснаваны на выкарыстанні найб. стабільных квантавых пераходаў (у звышвысокачастотным і аптычным спектрах) атамаў, іонаў або малекул з аднаго энергет. ўзроўню на другі. Аснову К.с.ч. складае квантавы рэпер частаты — прыстасаванне, якое дазваляе назіраць выбраную спектральную лінію, а таксама электронная схема пераўтварэння частаты рэпера ў іншыя частотныя дыяпазоны. У актыўных К.с.ч. выкарыстоўваецца індуцыраванае выпрамяненне эл.-магн. хваль, частата якіх служыць стандартам або апорнай частатой. Па сутнасці гэта квантавыя генератары, разнавіднасцямі якіх з’яўляюцца: вадародны генератар (актыўным асяроддзем служыць атамарны вадарод, што выпраменьвае на даўжыні хвалі λ=21 см з надзвычай малой шырынёй спектральнай лініі); малекулярны генератар (на пучку малекул аміяку); лазер на вуглякіслым газе. У пасіўных К.с.ч. частата ваганняў, якая вымяраецца, параўноўваецца з частатой ваганняў, адпаведных пэўнай спектральнай лініі. Да іх належыць К.с.ч. на пучку атамаў цэзію (цэзіевая атамна-прамянёвая трубка), які працуе ў рэжыме квантавага гадзінніка (хібнасць 10​⁻¹⁴). Ёсць таксама актыўныя і пасіўныя К.с.ч. з аптычнай напампоўкай пары цэзію або рубідыю.

Літ.:

Григорьянц В.В., Жаботинский М.Е.,Золин В.Ф. Квантовые стандарты частоты. М., 1968;

Время и частота: Пер. с англ. М., 1973.

Г.С.Круглік.

т. 8, с. 210

ГІРАСКО́П (ад гіра... + ...скоп),

сіметрычнае цвёрдае цела, якое хутка верціцца і вось вярчэння якога можа мяняць свой напрамак у прасторы. Уласцівасці гіраскопа маюць нябесныя целы, артыл. снарады, ротары турбін, вінты самалётаў, колы веласіпедаў і матацыклаў і інш. целы, якія верцяцца. Найпрасцейшы гіраскоп — дзіцячая цацка ваўчок.

Свабодны паварот восі гіраскопа ў прасторы забяспечваецца замацаваннем яго ў кольцах т.зв. карданавага падвесу, у якім восі ўнутр. і знешняга кольцаў і вось гіраскопа перасякаюцца ў адным пункце (у цэнтры падвесу). Такі гіраскоп мае 3 ступені свабоды. Калі цэнтр цяжару гіраскопа супадае з цэнтрам падвесу, гіраскоп наз. ўраўнаважаным ці свабодным, калі не — цяжкім. Вось ураўнаважанага гіраскопа ўстойліва трымае нязменны напрамак у прасторы. Пад уздзеяннем прыкладзенай да гіраскопа пары сіл яго вось прэцэсіруе (гл. Прэцэсія) і адначасова робіць нутацыйныя ваганні (гл. Нутацыя). Гіраскоп з 3 ступенямі свабоды выкарыстоўваецца пры канструяванні гіраскапічных прылад для аўтам. кіравання рухам самалётаў (гл. Аўтапілот), ракет, марскіх суднаў, тарпед і інш. Гіраскоп з 2 ступенямі свабоды выкарыстоўваецца як паказальнікі павароту, розныя віды стабілізатараў (напр., гіраскапічны заспакойвальнік — гірарама). Камбінацыя 3 гірарам з узаемна перпендыкулярнымі восямі можа служыць для прасторавай стабілізацыі рухомага аб’екта, напр., штучнага спадарожніка Зямлі. Гл. таксама Квантавы гіраскоп.

Літ.:

Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. 3 изд. М., 1976;

Новиков Л.З., Шаталов М.Ю. Механика динамически настраиваемых гироскопов. М., 1985;

Гироскопические системы. Т. 1—3. 2 изд. М., 1986—88.

А.І.Болсун.

т. 5, с. 261

ЛА́ЗЕР (англ. laser, скарачэнне ад Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation узмацненне святла вымушаным выпрамяненнем),

аптычны квантавы генератар эл.-магн. выпрамянення ў бачным, інфрачырвоным ці ультрафіялетавым дыяпазонах даўжынь хваль. Прынцып работы Л. заснаваны на ўзмацненні святла пры наяўнасці адваротнай сувязі. Выкарыстоўваецца ў навук. фіз., хім., біял. даследаваннях, прам-сці, медыцыне, экалогіі, лініях валаконна-аптычнай сувязі, для запісу, апрацоўкі, перадачы і захоўвання інфармацыі і інш., а таксама ў ваен. справе (прамянёвая зброя).

Л. мае актыўнае асяроддзе, прылады напампоўкі для ўзбуджэння рэчыва ва ўзмацняльны стан і адваротнай сувязі, якая забяспечвае шматразовае праходжанне выпрамянення праз актыўнае рэчыва. Адваротная сувязь ствараецца люстэркамі (гл. Аптычны рэзанатар) або перыядычнымі неаднастайнасцямі актыўнага рэчыва (Л. з размеркаванай адваротнай сувяззю). Паводле актыўнага рэчыва адрозніваюць газавы лазер, паўправадніковы лазер, цвердацелы лазер, вадкасны на арган. фарбавальніках, эксімерны Л. (на малекулах галагенаў з высакароднымі газамі), Л. на свабодных электронах і інш.; паводле рэжыму работы — неперарыўны і імпульсны (выпрамяняюцца адзінкавыя імпульсы ці перыядычная паслядоўнасць імпульсаў з частатой паўтарэння да 10​⁷ с​⁻¹.

На Беларусі даследаванні і распрацоўкі Л. праводзяцца ў ін-тах фізікі, электронікі, малекулярнай і атамнай фізікі Нац. АН, БДУ, БПА і інш. Бел. вучонымі і інжынерамі створаны лазеры на арган. фарбавальніках, рэалізаваны розныя метады кіравання параметрамі лазернага выпрамянення і выкарыстання Л. ў навук. даследаваннях, медыцыне, апрацоўцы інфармацыі.

Літ.:

Степанов Б.И. Лазеры на красителях. М., 1979;

Яго ж. Лазеры сегодня и завтра. Мн., 1987;

Качмарек Ф. Введение в физику лазеров: Пер. с пол. М., 1981;

Тарасов Л.В. Лазеры действительности и надежды. М., 1985;

Войтович А.П., Севериков В.Н. Лазеры с анизотропными резонаторами. Мн., 1988.

П.А.Апанасевіч.

т. 9, с. 100

А́ТАМНЫЯ СПЕ́КТРЫ,

спектры, якія ўзнікаюць пры выпрамяненні і паглынанні фатонаў свабоднымі ці слаба ўзаемадзейнымі атамамі (атамнымі газамі, парай невял. шчыльнасці). Лінейчастыя, складаюцца з асобных спектральных ліній, кожная з якіх адпавядае пераходу электрона паміж двума адпаведнымі ўзроўнямі энергіі атама.

Спектральныя лініі характарызуюцца пэўнымі значэннямі частаты ваганняў святла ν, хвалевага ліку ν/c і даўжыні хвалі $\mathrm{\lambda }=\mathrm{c/\nu }$, дзе c — скорасць святла ў вакууме. Для найбольш простых атамных спектраў, якімі з’яўляюцца спектры атама вадароду і вадародападобных іонаў, месцазнаходжанне спектральных ліній вызначаецца па формуле: ${\displaystyle \frac{1}{\mathrm{\lambda }}=\frac{\mathrm{\nu }}{\mathrm{c}}=\frac{{\mathrm{En}}_{\mathrm{i}}-{\mathrm{En}}_{\mathrm{k}}}{\mathrm{hc}}={\mathrm{RZ}}^2(\frac{1}{{{\mathrm{n}}^2}_{\mathrm{k}}}-\frac{1}{{{\mathrm{n}}^2}_{\mathrm{i}}})}$ , дзе En — энергія ўзроўню, h — Планка пастаянная, R — Рыдберга пастаянная, Z — атамны нумар, n — галоўны квантавы лік. Спектральныя лініі аб’ядноўваюцца ў спектральныя серыі, адна з якіх (пры ${\mathrm{n}}_{\mathrm{k}}=2$, ${\mathrm{n}}_{\mathrm{i}}=\mathrm{3,\; 4,\; 5}$) наз. серыяй Бальмера; адкрыццё яе ў 1885 дало пачатак выяўленню заканамернасцяў у атамных спектрах. Спектры атамаў шчолачных металаў, якія маюць адзін знешні электрон, падобны да спектра атама вадароду, але зрушаны ў бок меншых частот, колькасць спектральных серый павялічана, заканамернасці ў спектрах апісваюцца больш складанымі формуламі. Атамы, у якіх дабудоўваюцца dw- і f-абалонкі (гл. ў арт. Перыядычная сістэма элементаў Мендзялеева), маюць найб. складаныя спектры (многа соцень і тысяч ліній).

Тэорыя атамных спектраў заснавана на характарыстыцы электронаў у атаме квантавымі лікамі n і 1 і дазваляе вызначыць магчымыя ўзроўні энергіі. Вывучаны спектры вял. колькасці нейтральных і іанізаваных атамаў, расшчапленне спектральных ліній атамаў у магнітным (Зеемана з’ява) і ў электрычным (Штарка з’ява) палях. З дапамогай атамных спектраў вызначаецца састаў рэчыва (спектральны аналіз).

Літ.:

Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскоп я. М., 1962;

Фриш С.Э. Оптические спектры атомов М.; Л., 1963;

Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М., 1977.

М.А.Ельяшэвіч.

т. 2, с. 68