[по имени амер физика И. А. Раби (I. I. Rabi)], резонансный метод исследования магн моментов ядер, атомов и молекул и внутримол

Вид материала

Документы

Содержание Рефракция молекулярная М — молекулярная масса в-ва, —его плотность, N Рефракция света Спектр. огибающая фонемы «з»: 1—4 — фор­манты, 5,6 — антиформанты. М. Л. Сапожков. Ридберга постоянная Рождение пары Ромбическая антенна Росы точка Положение точки росы на диаграмме зави­симости давления р насыщения водяного пара от темп-ры T: АВ — кривая насыще­ния водяного Ротационные спектры Т > 0,6К и обусловливают экспоненциально зависящие от тем­пературы слагае­мые теплоёмкости, энтропии Роша предел Тесные двойные звёз­ды: а — разделённые; б - полуразделён­ные; в — контактные. Рупорная антенна

Подобный материал:

• 32. Эволюция понятия элементарная частица. Неизменность свойств ядер, атомов, молекул, 827.07kb.
• Молекулярная физика и термодинамика статистический и термодинамический методы Молекулярная, 12.67kb.
•  Элементы квантовой механики и физики атомов, молекул, твердых тел, 156.85kb.
• X международная конференция Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул ampl, 299.2kb.
• Магнитные свойства молекул, 29.04kb.
• Моделирование структур молекул по Огжевальскому, 61.04kb.
• Десятая новая лекция аксиомы единства канарёв, 209.76kb.
• Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности, 79.71kb.
• Молекулярная физика и термодинамика. Лекция №1 Молекулярно-кинетическая теория Основные, 10053.18kb.
• Вегето- резонансный тест Оценка по методу Кузьменко (метод Накатани) Диабат (метод, 12.28kb.

^ РЕФРАКЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ (R), связывает электронную поляризуе­мость _эл в-ва (см. Поляризуемость атомов, ионов и молекул) с его пре­ломления показателем п. В пределах применимости выражений для Р. м. она, характеризуя, как и n, способ­ность в-ва преломлять свет, отлича­ется от га тем, что практически не за­висит от плотности, темп-ры и агре­гатного состояния в-ва. Осн. ф-ла для Р. м. имеет вид



где ^ М — молекулярная масса в-ва, —его плотность, N_A— Авогадро по­стоянная. Ф-ла (*) явл. эквивалентом Лоренц — Лоренца формулы (с теми же ограничениями на применимость), но во мн. случаях более удобна для прак­тич. приложений. Часто Р. м. можно представить как сумму «рефракций» атомов или групп атомов, составляю­щих молекулу сложного в-ва, или их связей в такой молекуле. Напр., Р. м. предельного углеводорода C_kH_2k+2 равна kR_C+(2k+2)R_H. Это важное св-во Р. м.— аддитивность — позволяет успешно применять рефрактометрич. методы для исследования структуры соединений, определения дипольных моментов молекул, изучения водород­ных связей, определения состава сме­сей и для др. физ.-хим. задач.

• Волькенштейн М. В., Моле­кулы и их строение, М.—П., 1955; Иоф­фе Б. В., Рефрактометрические методы хи­мии, 2 изд., Л., 1974. См. также лит. при ст. Лоренц — Лоренца формула.

В. А. Зубков.

^ РЕФРАКЦИЯ СВЕТА, в широком смысле — то же, что преломление све­ma, т. е. изменение направления све­товых лучей при изменении показате­ля преломления n среды, через к-рую эти лучи проходят. Чаще термином «Р. с.» пользуются при описании рас­пространения оптич. излучения в сре­дах с плавно меняющимся n от точки к точке (траектории лучей света в та­ких средах — плавно искривляющиеся линии), а термином «преломление» чаще называют резкое изменение направ­ления лучей на границе раздела двух однородных сред с разными п. В ат­мосферной оптике, очковой оптике и оптике глаза традиционно используют именно термин «рефракция».

РЕЧЬ в акустике, последовательность звуков речи, произносимых, как пра­вило, слитно, с паузами только после отд. слов или групп звуков. Слитность произношения звуков Р., вследствие непрерывности движений артикуляц. органов Р., вызывает взаимное влия­ние смежных звуков друг на друга. Артикуляц. органы имеют неодинако­вые размеры у разных людей, и каж­дому человеку свойственна своя манера произнесения звуков Р., поэтому зву­ки Р. каждого человека имеют инди­видуальный характер. Но при всём их многообразии они явл. физ. реали­зациями (произнесением) небольшого числа фонем (наименьшая звук. еди­ница данного языка, существующая в Р. в целом ряде конкретных звуков). В русской Р. их насчитывается 41:6 гласных («а», «о», «у», «э», «и», «ы»), 3 твёрдых согласных («ш», «ж», «ц»), 2 мягких («ч», «и») и 15 в твёрдом и мягком видах; звуки Р. «я», «ю», «е», «ё» относятся к составным («йа», «йу», «йэ», «йо»).

Звуки Р. неодинаково информатив­ны. Так, гласные звуки содержат ма­лую информацию о смысле Р., а сог­ласные наиболее информативны. Напр., в слове «посылка»: последовательность «о.ы.а» ничего не говорит, а — «п.с.лк.» даёт почти однозначный ответ о смысле слова. Точность передачи Р. (напр., в системах связи) оценивают с помощью артикуляц. метода: пере­дают набор элементов Р. (напр., слов или слогов), отражающий состав зву­ков Р. данного языка, и определяют относит. кол-во принятых элементов. Разборчивость Р. при этом в значит. мере определяется разборчивостью глухих согласных.

Импульсы потока воздуха, созда­ваемые голосовыми связками при про­изнесении звонких звуков Р., с до­статочной точностью могут считаться периодическими. Соответствующий пе­риод колебаний наз. периодом осн. тона голоса, а обратная величина — частотой осн. тона (она лежит обычно в пределах от 70 до 450 Гц). При про­изнесении звуков Р. частота осн. тона изменяется. Это изменение наз. инто­нацией. У каждого человека свой диа­пазон изменения осн. тона (обычно не­много более октавы) и своя интона­ция. Последняя имеет большое значе­ние для узнаваемости голоса. Импуль­сы осн. тона имеют пилообразную фор­му, и поэтому при их периодич. по­вторении получается дискретный спектр с большим числом обертонов, или гармоник. При произнесении взрывных и щелевых звуков Р. поток воздуха проталкивается через узкие участки (щели) речевого тракта, по­этому образуются завихрения, создаю­щие шумы с широкополосным сплош­ным спектром. Т. о., при произнесе­нии Р. через речевой тракт проходит сигнал с тональным или шумовым, или с тем и др. спектром.

Речевой тракт представляет собой сложный акустич. фильтр с рядом резонансных полостей, создаваемых ар­тикуляц. органами Р., поэтому вы­ходной сигнал, т. е. произносимая Р., имеет спектр с огибающей сложной волнообразной формы (рис.).



^ Спектр. огибающая фонемы «з»: 1—4 — фор­манты, 5,6 — антиформанты.


Макси­мумы концентрации энергии в спект­ре звука Р. наз. формантами, а рез­кие провалы — антиформантами. В ре­чевом тракте для каждого звука Р. есть свои резонансы и антирезонансы, поэтому спектр. огибающие этого звука имеют индивидуальную форму. Для большинства гласных звуков Р. характерно своё расположение фор­мант и соотношение их уровней; для согласных важен также ход измене­ния формант во времени (формантные переходы).

Звонкие звуки Р., особенно гласные, имеют высокий уровень интенсивности, глухие — самый низкий. Поэтому при произнесении Р. громкость её непре­рывно изменяется, особенно резко при произнесении взрывных звуков. Диа­пазон уровней Р. находится в пределах 35—45 дБ. Гласные звуки Р. имеют длительность в среднем ок. 0,15 с, сог­ласные — ок. 0,08 с, звук «п» — ок. 0,03 с.

Образование звуков Р. происходит в результате подачи команд в виде электрич. биосигналов мышцам арти­куляц. органов Р. от речевого центра мозга. Этих сигналов не более 10, при этом они изменяются медленно (в тем­пе смены звуков Р., т. е. от 5 до 20 звуков в с), поэтому общий поток этих сигналов составляет до 100 информац. единиц (бит/с), тогда как весь рече­вой сигнал имеет поток в 1000 раз больше. Объясняется это тем, что ре­чевой сигнал представляет собой сво­его рода модулир. широкополосную не­сущую (см. Модуляция колебаний). Вся информация заключается в спектр. модуляции (в изменении формы оги­бающих спектра и уровня Р.), а в самой несущей информация о смысле Р. содержится только в интонации.

Осн. назначение Р.— передача ин­формации от человека к человеку как при их непосредств. общении, так и с помощью средств связи. Т. к. для пе­редачи натуральной Р. требуется про­пускная способность тракта связи ок. 50000—70000 бит/с, то с целью её экономии и соответственно увеличе­ния кол-ва возможных переговоров

648


стремятся сжимать поток речевого сиг­нала на передающем конце тракта с последующим его расширением на приёмном конце. Напр., ослабляя уро­вень громких звуков Р., уменьшают разность уровней между громкими и слабыми звуками (сжимают динамич. диапазон). Также можно сжимать ча­стотный диапазон речевого сигнала. Наконец, можно исключать из Р. участки сигнала, не несущие инфор­мации (средние участки длит. зву­ков), т. е. компрессировать Р. во вре­мени. На приёмном конце соответст­венно восстанавливают диапазоны и заполняют исключённые участки зву­ков. Если отделить модулирующий сигнал от несущей, то потребуется ещё меньшая пропускная способность тракта связи для передачи Р. Подоб­ную задачу в системах связи решают т. н. вокодеры.

В совр. исследованиях по общению человека с машиной решаются две проблемы: автоматич. управление ма­шинами и процессами с помощью Р. (устный ввод в ЭВМ, автоматич. пи­шущая машинка и т. п.) и синтез Р. по разл. кодовым сигналам (устный вывод из ЭВМ, говорящие машины для чтения текста слепым и т. п.).

Исследования механизмов слухово­го и фонетич. анализа Р. относятся к акустике, психоакустике и фонетике.

• Фант Г., Акустическая теория речеобразования, пер. с англ., М., 1964; Физио­логия речи. Восприятие речи человеком, Л., 1976; Фланаган Дж. Л., Анализ, синтез и восприятие речи, пер. с англ., М., 1968; Сапожков М. А., Речевой сигнал в кибернетике и связи, М., 1963.

^ М. Л. Сапожков.

РИГИ — ЛЕДЮКА ЭФФЕКТ (тер­момагнитный эффект), состоит в том, что в проводнике с перепадом темп-ры, помещённом в пост. магн. поле Н, перпендикулярное тепловому потоку, возникает вторичная разность темп-р в направлении, перпендикулярном первичному тепловому потоку и полю Н. Открыт почти одновременно в 1887 итал. физиком А. Риги (A. Righi) и франц. физиком С. Ледюком (S. Leduc). Обусловлен, как и др. термогальваномагнитные явления, искрив­лением траектории носителей тока в магн. поле. Количеств. хар-кой Р.— Л. э. явл. коэфф. Риги — Ледюка

A_RL=дT/дy/HдT/дх. Здесь дТ/дх — нач. градиент темп-ры, дТ/ду — градиент темп-ры, возникающий при приложе­нии поля Н. Согласно простейшим представлениям, A^i=elm*c, где — время свободного пробега носителей, е — их заряд, m* — эффективная масса. Знак А_RL зависит от типа носителей: для эл-нов A_RL<0, для дырок A_RL>0. Существует прибли­жённое соотношение между A_RL, константой Холла R (см. Холла эффект) и удельной электропровод­ностью :A_RL=R.

0 См. лит. при ст. Термогальваномагнитные явления.

М. И. Каганов.

РИДБЕРГ (Ry), внесистемная ед. энер­гии, применяемая в ат. физике и оптике. Названа в честь швед. физика И. Р. Ридберга (J. R. Rydberg). 1 Р. = 13,60 эВ, т. е. энергии иониза­ции атома водорода (см. Атом). 1Р.=2,1796•10^-11 эрг=¹/₂ ед. энергии в Хартри системе единиц.

^ РИДБЕРГА ПОСТОЯННАЯ (R), фундаментальная физическая кон­станта, входящая в выражения для уровней энергии и частот излучения атомов (см. Спектральные серии); введена швед. физиком Й. Р. Ридбергом (1890). Если принять, что масса ядра атома бесконечно велика по сравнению с массой эл-на (ядро непод­вижно), то, согласно квантовомеханич. расчёту, R_,=2²me⁴/ch³=10973731,77 ± 0,83 м^-1 (на 1980), где e и m — заряд и масса эл-на, R_hс=13,605804(36) эВ. При учёте движе­ния ядра масса эл-на заменяется приве­дённой массой эл-на и ядра, тогда R_i=R_/(1+m/M_i), где M_i — масса ядра.

^ РОЖДЕНИЕ ПАРЫ частица-анти­частица, один из видов взаимопревра­щения элем. ч-ц, в к-ром в результате эл.-магн. или к.-л. др. вз-ствия одно­временно возникают ч-ца и античасти­ца. Возможность Р. п. (как и анниги­ляция пары) предсказывалась как следствие релятив. Дирака уравне­ния. В 1933 франц. физики И. и Ф. Жолио-Кюри с помощью камеры Виль­сона, помещённой в магн. поле, наблюдали рождение электрон-позитронных пар -квантами от радиоак­тивного источника.

Согласно законам сохранения энер­гии-импульса, Р. п. одиночным фото­ном невозможно. Процессы Р. п. фотоном происходят в кулоновском поле (на рис. помечено крестиком) ядра и ат. эл-нов при энергии фотона ξ_ , превышающей удвоенную энергию



покоя ч-цы, и при ξ_ , большей 10— 30 МэВ (в зависимости от в-ва), яв­ляются гл. механизмом потери энер­гии -квантов при их прохождении через в-во (см. рис. в ст. Гамма-излу­чение). Возможен также процесс Р. п. виртуальным фотоном * (см. Вирту­альные частицы), образованным в про­цессе столкновения или распада ч-ц. Такой механизм Р. п. наз. также к о н в е р с и е й ф о т о н а. Если энергия фотона (реального или вир­туального) очень велика, то он может породить любую пару частица-антича­стица, напр. пару мюонов ⁺^-. Если при эл.-магн. переходе в ядре образование реального фотона запре­щено законом сохранения полного мо­мента, то такой переход происходит только за счёт процесса внутр. конвер­сии -кванта на ат. эл-не или (при до­статочно большой энергии) за счёт конверсии у в электрон-позитронную пару.

В столкновениях ч-ц высоких энергий наблюдается также рожде­ние мюонных пар. В адронных столк­новениях Р. п. ⁺^- связывают с эл.-магн. аннигиляцией кварков и антикварков, входящих в состав адронов, или с процессами конвер­сии фотонов тормозного излучения, образованных при столкновениях кварков с кварками или глюонами. Поэтому процессы Р. п. ⁺^- и е⁺е^- с большими поперечными (по отноше­нию к оси соударения) импульсами анализируют в рамках квантовой хромодинамики и кварк-партонной модели (см. Партоны). В Р. п. ⁺^-с малыми поперечными импульсами важную роль могут играть эл.-магн. распады адронов (напр., +⁺+^-, ca⁰+⁺+^-). Изу­чение процессов Р. п. (конверсии) в эл.-магн. распадах адронов позво­ляет получить информацию об эл.-магн. формфакторах адронов. Про­цессы Р. п. новых тяжёлых ч-ц — с- и b-кварков или ^±-лептонов и их последующие лептонные распады явл. источником пар т.н. п р я м ы х л е п т о н о в в адронных столкновениях. В общем случае любой процесс образования пары ч-ц с противополож­ными лептонными или барионными зарядами можно рассматривать как процесс Р. п. лептонов или кварков, напр. ev^~_e, ud^~.

• Т и н г С., Открытие J-частицы, пер. с англ., «УФН», 1978, т. 125, в. 2.

^ РОМБИЧЕСКАЯ АНТЕННА, прово­лочная антенна в виде ромба, стороны к-рого велики по сравнению с длиной волны. К одному из острых углов под­ключено сопротивление, равное волно­вому сопротивлению среды (для полу­чения волны тока, близкой к бегущей),



а к другому — линия передачи. Р. а. имеет однолепестковую диаграмму на­правленности, вытянутую вдоль боль­шой диагонали ромба (см. рис.). Р. а. широкополосна, применяется как приёмная антенна в линиях радио­связи на коротких волнах.

^ РОСЫ ТОЧКА, темп-ра (T_т.р.), до к-рой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нём водяной нар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизм. давлении; рис.). При достижении Р. т. в воздухе или на предметах, с к-рыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара. Р. т.

649


может быть вычислена по значениям темп-ры и влажности воздуха или определена непосредственно конденсац. гигрометром. При относит. влаж­ности воздуха r=100% Р. т. совпада­ет с темп-рой воздуха (r определяется отношением давления водяного пара



^ Положение точки росы на диаграмме зави­симости давления р насыщения водяного пара от темп-ры T: АВ — кривая насыще­ния водяного пара; r=CD/BD=p_C/p_B— относит. влажность воздуха; P_т.р. — точка росы для водяного пара, находящегося в со­стоянии С (при темп-ре Т и давлении р).

к давлению пара, насыщающего воз­дух при той же темп-ре). При r<100% Р. т. всегда ниже фактич. темп-ры воздуха. Так, при темп-ре воздуха 15°С и относит. влажности (%) 100, 80, 60, 40 Р. т. оказывается равной 15,0; 11,6; 7,3; 1,5°С.

РОТАТОР [от лат. roto — вращаю(сь)] в физике, механич. система, состоящая из материальной точки массы , удерживаемой с помощью невесомого жёсткого стержня на пост. расстоянии r от неподвижной в пр-ве точки О — центра Р. (или система таких точек, вращающихся вокруг общей оси с одинаковой частотой). В классич. механике возможное дви­жение для Р.— вращение вокруг точ­ки О. Энергия Р. ξ=М²/2I, где М — его момент кол-ва движения, I — момент инерции.

В квантовой механике состояния Р. характеризуются определ. дискр. значениями квадрата орбит. момента кол-ва движения М²_l=ћ²l(l+1) и его проекции M_lz=mћ на ось кванто­вания z, где l=0, 1,2,.. .— орбит. квантовое число, m=l, l-1,. . ., — l — магнитное квантовое число. Воз­можные значения энергии Р. равны: ξ=ћ²l(l+1)/2I. Р. играет большую роль как идеализир. модель при опи­сании вращат. движения молекул и ядер. Так, энергетич. состояния вра­щения молекулы как целого (ротац., или вращат., спектр) описываются ф-лой для энергии квант. Р.

^ РОТАЦИОННЫЕ СПЕКТРЫ, то же, что вращательные спектры.

РОТОН, квазичастица, соответствую­щая элементарному возбуждению в сверхтекучем гелии с импульсом p = p₀~=1,9•10⁸ ћ и энергией:

ξ=+(p-p₀)²/2.

Для ⁴Не =8,6 К, =0,16 m, где т — масса атома ⁴Не. Р. и фононы соответствуют разным участкам еди­ного дисперсии закона (см. рис.).



Р. проявляются при темп-ре ^ Т > 0,6К и обусловливают экспоненциально зависящие от тем­пературы слагае­мые теплоёмкости, энтропии норм. плотности и др. Кинетич. свойства сверхтекучего ⁴Не (вязкость, поглоще­ние звука и т. д.) объясняются столк­новениями и взаимными превращени­ями Р. и фононов (см. Сверхтекучесть, Квантовая жидкость, Гелий жидкий).

^ РОША ПРЕДЕЛ [по имени франц. астронома Э. Роша (Е. Roche)], пре­дельная эквипотенц. поверхность, определяющая наибольшие возможные размеры компонентов тесной двойной звёздной системы (пары) при сохране­нии системой устойчивости. Тесными двойными наз. звёздные системы, у к-рых расстояние между компонен­тами сравнимо с суммой радиусов звёзд и между звёздами возможен об­мен массой. Для тесных систем ста­новятся существенными приливные гравитац. эффекты и центробежные силы. В системе координат, вращаю­щейся вместе с линией, соединяющей звёзды, поверхности равного потен­циала наз. поверхностями Роша (по­тенциал здесь включает как гравитац., так и центробежные силы). Внутр. поверхности Роша мало отличаются от сфер, охватывающих каждую звезду отдельно.




^ Тесные двойные звёз­ды: а — разделённые; б - полуразделён­ные; в — контактные.

Сплошная линия — предельная поверхность Роша; штриховые линии — внеш. и внутр. поверхности Роша; заштрихованы объёмы, занимаемые звёздами.


Предельной поверхностью Роша (Р. п.) наз. пара поверхностей, соприкасающихся между собой в одной точке (внутр. точка Лагранжа) и напоминающих в совокупности песоч­ные часы (рис.). Положение внутр. точки Лагранжа зависит от отношения масс звёзд, она ближе к менее массив­ной звезде. Затраты энергии на пере­ход ч-ц из окрестности одной звезды через внутр. точку Лагранжа внутрь предельной поверхности Роша 2-й звезды меньше, чем при переходах к.-л. др. путём. Поэтому в тесной двойной системе, в к-рой одна звезда заполняет предел Роша, происходит перетекание в-ва от одной звезды к другой. Если 2-я звезда системы явл. нейтронной, то из-за происходящей

на неё аккреции в-ва она может быть рентг. пульсаром.

• Мартынов Д. Я., Курс общей астрофизики, 2 изд., М., 1971; Курс астро­физики и звездной астрономии, т. 2, М., 1962.

РУБИН, кристалл корунда Аl₂О₃, в к-ром часть (от сотых долей до 2%) атомов А1 заменена парамагн. атомами Cr³⁺ (см. Изоморфизм). Точечная группа симметрии 3 т, Т_пл=2020—2040°С, плотность 3,92 г/см³, твёрдость по шкале Мооса 9. Обла­дает оптич. анизотропией (двойное лучепреломление, для =58,9 нм n₀=1,768, n_е=1,760), а также ани­зотропией тепловых, механич. и др. св-в. Р. применяется как лазерный материал (см. Твердотельные лазеры). Из Р. делают опорные камни для часов, хронометров, нитеводителей для тек­стильной и химической промышлен­ности и др.

РУПОР (голл. гоерег, от roepen — кричать), расширяющаяся труба, обычно круглого или прямоугольного сечения. Р., приставленный к излуча­телю звука, концентрирует звук. энергию в направлении своей оси в пределах нек-рого телесного угла и увеличивает мощность излучения бла­годаря улучшению условий согласо­вания излучателя с окружающей сре­дой. Применяется в рупорных громко­говорителях и в мегафонах.

^ РУПОРНАЯ АНТЕННА, антенна в виде отрезка радиоволновода, расши­ряющегося к открытому концу. Форма раскрыва рупора выбирается в соответствии с требуемой диаграммой направленности (рис.). Согласование Р. а. с открытым пр-вом определяется размером раскрыва, формой и длиной рупора.



РЫЧАГ, простейший механизм, поз­воляющий меньшей силой уравнове­сить большую; представляет собой тв. тело, вращающееся вокруг непод­вижной опоры. Основное св-во Р. (любой формы) выражается равенст­вом Ph₁=Qh₂ (.рис.), где Р и Q — приложенные силы, h₁ и h₂ — рас­стояния по перпендикулярам, опу­щенным из точки опоры Р. на линии действия сил (плечи сил). Если опора располагается между точками прило­жения сил, то это Р. 1-го рода (рис., о). Если же обе силы прило­жены с одной стороны опоры, то это Р. 2-го рода (рис., б). Для равнове­сия Р. 1-го рода силы должны быть направлены в одну сторону, а для равновесия Р. 2-го рода — в разные

650




стороны. Теория равновесия Р. под действием сил тяжести была дана Архимедом, а общее условие равнове­сия франц. учёным Р. П. Вариньоном в 1687. Часто Р. используют в кач-ве простейшего подъёмного при­способления.