ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК, упругие волны с частотой от 109 до 1012-1013 гц; высокочастотная часть спектра упругих волн. По физич. природе Г. ничем не отличается от ультразвука, частоты к-рого простираются от 2*104 до 109 ги,. Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшим, чем в области ультразвука, длинам волн значительно более существенными становятся взаимодействия Г. с квазичастицами среды - электронами, фононами, магнонами и др.

Область частот Г. соответствует частотам электромагнитных колебаний дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (т. н. сверхвысоким частотам - СВЧ). Используя технику генерации и приёма электромагнитных колебаний СВЧ, удалось получить и начать исследование частот Г. ~ 1011 ги,.

Частоте 109 гц; в воздухе при нормальном атм. давлении и комнатной темп-ре соответствует длина волны Г. 3,4*10-5 см, т. е. эта длина одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. Поскольку упругие волны могут распространяться в упругой среде только при условии, что длины этих волн заметно больше длины свободного пробега в газах (или больше межатомных расстояний в жидкостях и твёрдых телах), то в воздухе и газах при нормальном атм. давлении гиперзвуковые волны не распространяются. В жидкостях затухание Г. очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошими проводниками Г. являются твёрдые тела в виде монокристаллов, но гл. обр. лишь при низких темп-pax. Так, напр., даже в монокристалле кварца, отличающемся малым затуханием упругих волн, на частоте

1,5*109 гц продольная гиперзвуковая волна, распространяющаяся вдоль оси X кристалла, при комнатной темп-ре ослабляется по амплитуде в 2 раза при прохождении расстояния всего в 1 см. Однако имеются проводники Г. лучше кварца, в к-рых затухание Г. значительно меньше (напр., монокристаллы сапфира, ниобата лития, железо-иттриевого граната и др.).

Долгое время гиперзвуковые волны не удавалось получать искусств, путём (в этом одна из причин выделения этой области спектра упругих волн, названной "гиперзвуком"), поэтому изучали Г. теплового происхождения. Твёрдое кри-сталлич. тело можно представить как нек-рую объёмную пространств, решётку, в узлах к-рой расположены атомы или ионы. Тепловое движение представляет собой непрерывные и беспорядочные колебания этих атомов около положения равновесия. Такие колебания можно рассматривать как совокупность продольных и поперечных плоских упругих волн самых различных частот - от самых низких собственных частот упругих колебаний данного тела до частот 1012-1013 гц (далее спектр упругих волн обрывается), распространяющихся по всевозможным направлениям. Эти волны наз. также дебаевскими волнами, или тепловыми фононами.

Фонон представляет собой элементарное возбуждение решётки кристалла или квазичастицу с энергией hv и импульсом hv/c, где v - частота, с - скорость звука в кристалле и h - постоянная Планка. Фонону соответствует плоская упругая волна определ. частоты подобно тому, как фотону соответствует плоская электромагнитная волна определённой частоты. Тепловые фононы имеют широкий спектр частот, тогда как искусственно получаемый Г. может иметь к.-н. одну определ. частоту. Поэтому искусственно генерируемый Г. можно представлять как поток когерентных фононов (см. Когерентность). В жидкостях тепловое движение имеет характер, близкий к характеру теплового движения в твёрдых телах, поэтому в жидкостях, как и в твёрдых телах, тепловое движение непрерывно генерирует некогерентные гиперзвуковые волны.

До того как стало возможным получать Г. искусств, путём, изучение гиперзвуковых волн и их распространения в жидкостях и твёрдых телах проводилось гл. обр. оптич. методом. Наличие Г. теплового происхождения в оптически прозрачной среде приводит к рассеянию света с образованием неск. спектральных линий, смещённых на частоту Г. v, т. н. Мандельштама - Бриллюзна рассеяние. Исследования Г. в ряде жидкостей привели к открытию в них зависимости скорости распространения Г. от частоты и аномального поглощения Г. (см. Дисперсия звука).

Совр. методы генерации и приёма Г. основываются гл. обр. на использовании явлений пьезоэлектричества (возникновения электрич. зарядов на поверхности пьезоэлектрич. кристалла, напр, на пластинке кварца, вырезанной определ. образом под действием механич. деформации, и, наоборот, деформация кристалла, помещённого в электрическое поле) и маг-нитострикции (изменения формы и размеров тела при намагничивании и изменения намагниченности при деформации).

Одним из наиболее распространённых методов генерации Г. является возбуждение Г. с поверхности пьезоэлектрич. кристалла. Для этого последний своим торцом помещается в ту часть резонатора, где имеется макс, напряжённость электрич. поля СВЧ; если кристалл - не пьезоэлектрик, то на его торец наносится тонкая пьезоэлектрич. плёнка, напр, из сернистого кадмия. Под действием электрич. поля СВЧ возникает переменная деформация с той же частотой, к-рая распространяется по кристаллу со скоростью Г. в виде продольной, или сдвиговой, волны. При этом источником этой волны служит сама торцовая поверхность кристалла. В свою очередь, механич. деформация вызывает на поверхности кристалла появление электрич. заряда и, следовательно, подобным же образом может осуществляться приём Г.

При распространении упругих волн в кристаллах диэлектриков, не содержащих свободных носителей зарядов, эти волны затухают благодаря их нелинейному взаимодействию с тепловыми фононами. Характер этого взаимодействия, а следовательно, и характер затухания зависят от частоты распространяющихся волн. Если частота невелика (область ультразвука), то волна только нарушает равновесное распределение тепловых фононов, к-рое благодаря случайным неупругим столкновениям их между собой затем восстанавливается; при этом происходит потеря энергии волны. В случае высоких гиперзвуковых частот происходит непосредств. нелинейное взаимодействие Г., искусственно получаемого, и Г. теплового происхождения; когерентные фононы неупругим образом сталкиваются с тепловыми фононами и передают им свою энергию, что в данном случае и определяет потерю энергии Г. С понижением темп-ры тепловые фононы "вымораживаются", их становится меньше. Соответственно этому затухание ультразвука и Г. при понижении темп-ры существенно понижается.

При распространении Г. в кристаллах полупроводников и металлов, где имеются электроны проводимости, кроме взаимодействия Г. с тепловыми фононами, имеет место взаимодействие Г. с электронами. Упругая волна, распространяющаяся в таких кристаллах, почти всегда несёт с собой со скоростью звука локальное электрич. поле. Это связано с тем, что волна деформирует кристаллич. решётку, смещая атомы или ионы из их положения равновесия, что приводит к изменению внутрикристаллич. электрич. полей. Возникшие электрич. поля изменяют движение электронов проводимости и их энергетич. спектр. С другой стороны, если почему-либо происходят изменения состояния электронов проводимости, то изменяются внутрикристаллич. поля, что вызывает деформации в кристалле. T. о., взаимодействие электронов проводимости с фононами сопровождается поглощением или испусканием фононов.

Изучение затухания Г. в металлах на электронах проводимости позволяет исследовать важные характеристики металлов (времена релаксации, поверхность Ферми, энергетическую щель в сверхпроводниках и др.).

Взаимодействие между искусственными, или когерентными, фононами и электронами становится существенным в области ультразвуковых и особенно в области гиперззуковых частот в полупроводниках, обладающих пьезоэлектрич. свойствами (напр., кристалл сернистого кадмия, в к-ром взаимодействие между фононами и электронами проводимости очень сильно). Если к кристаллу приложить постоянное электрич. поле, величина к-рого такова, что скорость электронов будет несколько больше скорости упругой волны, то электроны будут обгонять упругую волну, отдавая ей энергию и усиливая её, т. е. будет происходить усиление упругих волн. Взаимодействие между когерентными фононами и электронами приводит также к акустоэлектрическому эффекту - явлению, к-рое состоит в том, что фононы, отдавая свой импульс электронам, создают в кристалле постоянную эдс и постоянный электрич. ток. В случае, когда электроны отдают энергию упругой волне, акусто-эдс также возникает, однако имеет противоположный знак.

Рассматривая взаимодействие Г. с электронами, следует принять во внимание тот факт, что электрон, кроме массы и заряда, обладает ещё собств. механич. моментом (спином) и связанным с ним магнитным моментом, а также орбитальным магнитным моментом (см. Атом). Между орбитальным магнитным моментом и спином имеет место спин-орбитальное взаимодействие: если меняется наклон орбиты, несколько меняется и направление спина. Прохождение Г. подходящей частоты и поляризации может вызвать изменение магнитного состояния атомов. Так, при частотах Г. порядка 10‘° гц в кристаллах парамагнетиков (см. Парамагнетизм) взаимодействие Г. со спин-орбитальной системой выражается, напр., в явлении акустического парамагнитного резонанса (АПР), аналогичного электронному парамагнитному резонансу (ЭПР) и состоящего в избират. поглощении Г., обусловленном переходом атомов с одного магнитного уровня на другой. При помощи АПР оказывается возможным изучать переходы между такими уровнями атомов в парамагнетиках, к-рые являются запрещёнными для ЭПР.

Используя взаимодействие когерентных фононов со спин-орбитальной системой, можно в парамагнитных кристаллах при Низких темп-pax усиливать и генерировать гиперзвуковые волны на принципе, сходном с тем, на к-ром работают квантовые генераторы (см. Квантовая электроника). В магнитоупорядоченных кристаллах (ферромагнетики, антиферромагнетики, ферриты) распространение гиперзвуковой волны вызывает появление спиновой волны (изменения магнитного момента, передающиеся в виде волны) и, наоборот, спиновая волна вызывает появление гиперзвуковой волны. T. о., один тип волн порождает другой, поэтому в общем случае в таких кристаллах распространяются не чисто спиновые и упругие волны, а связанные магнитно-упругие волны.

Взаимодействие Г. со светом проявляется, как упоминалось выше, в рассеянии света на Г. теплового происхождения, но эффективность этого взаимодействия очень мала. Однако применив мощный источник света (напр., импульс мощного рубинового лазера), можно получить заметное усиление падающим светом упругой волны. В результате можно генерировать интенсивную гиперзвуковую волну в кристалле мощностью неск. десятков кет. В свою очередь, усиленная упругая волна будет в большей степени рассеивать падающий свет, так что при определ. условиях интенсивность рассеянного света может быть одного порядка с падающим; это явление наз. вынужденным рассеянием Мандельштама-Бриллюэна.

T. о., свойства Г. позволяют использовать его как инструмент исследования состояния вещества. Особенно велико его значение для изучения физики твёрдого тела. В области технич. применений, развитие к-рых только начинается, уже сейчас существенно его использование для т. н. акустич. линий задержки в области СВЧ (ультразвуковые линии задержки). В. А. Красильников.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ГИПЕРИОН →← ГИПЕРЗАРЯД

Синонимы слова "ГИПЕРЗВУК":

Смотреть что такое ГИПЕРЗВУК в других словарях:

ГИПЕРЗВУК

        упругие волны с частотой от 109 до 1012—1013 гц; высокочастотная часть спектра упругих волн. По физической природе Г. ничем не отличается от Ул... смотреть

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук м. Звуковые колебания сверхвысокой частоты.

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук м. физ.hypersound

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук сущ., кол-во синонимов: 1 • звук (90) Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин.2013. .

ГИПЕРЗВУК

высокочастотная часть спектра упругих волн — от 109 до 1012—1013 Гц. По физ. природе Г. ничем не отличается от ультразвука, частоты к-рого прос... смотреть

ГИПЕРЗВУК

1) Орфографическая запись слова: гиперзвук2) Ударение в слове: гиперзв`ук3) Деление слова на слоги (перенос слова): гиперзвук4) Фонетическая транскрипц... смотреть

ГИПЕРЗВУК

упругие волны с частотами f порядка 109-1013Гц. Г. представляют также как поток квазичастиц - фононов. По физ. природе Г. не отличается от ультразвука ... смотреть

ГИПЕРЗВУК

гиперзву́к (см. гипер...) упругие волны с частотой, превышающей 1 ггц (109 гц), в кристаллах - до 10 тгц (106 гц); по физ. природе г. не отличается от... смотреть

ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК, упругие волны с частотами f порядка 109 - 1013 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от ультразвука (f ? 2·104 - 109 Гц). Тепловые колебания атомов вещества - естественный гиперзвук, искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. В кристаллах гиперзвук распространяется до f ? 1012 - 1013 Гц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильного поглощения.<br><br><br>... смотреть

ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК - упругие волны с частотами f порядка 109 - 1013 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от ультразвука (f ? 2.104 - 109 Гц). Тепловые колебания атомов вещества - естественный гиперзвук, искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. В кристаллах гиперзвук распространяется до f ? 1012 - 1013 Гц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильного поглощения.<br>... смотреть

ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК , упругие волны с частотами f порядка 109 - 1013 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от ультразвука (f ? 2·104 - 109 Гц). Тепловые колебания атомов вещества - естественный гиперзвук, искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. В кристаллах гиперзвук распространяется до f ? 1012 - 1013 Гц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильного поглощения.... смотреть

ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК, упругие волны с частотами f порядка 109 - 1013 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от ультразвука (f ? 2·104 - 109 Гц). Тепловые колебания атомов вещества - естественный гиперзвук, искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. В кристаллах гиперзвук распространяется до f ? 1012 - 1013 Гц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильного поглощения.... смотреть

ГИПЕРЗВУК

- упругие волны с частотами f порядка 109 - 1013 Гц. Пофизической природе гиперзвук не отличается от ультразвука (f ? 2.104 - 109Гц). Тепловые колебания атомов вещества - естественный гиперзвук,искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. Вкристаллах гиперзвук распространяется до f ? 1012 - 1013 Гц. В воздухе принормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильногопоглощения.... смотреть

ГИПЕРЗВУК

корень - ГИПЕР; корень - ЗВУК; нулевое окончание;Основа слова: ГИПЕРЗВУКВычисленный способ образования слова: Бессуфиксальный или другой∩ - ГИПЕР; ∩ - ... смотреть

ГИПЕРЗВУК

Рик Рез Рев Пук Пуг Приуз Призвук Приз Пирке Пир Пик Пие Пзу Пери Перг Пек Купер Купе Кувез Круп Круиз Круг Крип Криз Креп Крез Кипу Кипр Кипер Киев Кивер Кепи Кевир Квиз Изувер Изверг Игрек Зуек Зуев Зиг Зер Зев Звук Ерик Еврик Евр Гук Гувер Груз Грек Гпу Увир Гиперзвук Вуз Вуг Узерк Узи Вкупе Узик Визг Уик Вие Упек Урез Виг Верп Урп Вергиз Век Везир Упрек Вип Вкруг Гиз Гик Гипер Угр... смотреть

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук [см. гипер...] - упругие волны с частотой, превышающей 1 ггц (10" гц), в кри. сталлах - до 10 тгц (10й гц); по физ. природе г. не отличается от ультразвука, в воздухе не распространяется из-за сильного поглощения. <br><br><br>... смотреть

ГИПЕРЗВУК

Ударение в слове: гиперзв`укУдарение падает на букву: уБезударные гласные в слове: гиперзв`ук

ГИПЕРЗВУК

(2 м); мн. гиперзву/ки, Р. гиперзву/ков

ГИПЕРЗВУК

гиперзву/к, -а

ГИПЕРЗВУК

м. ipersuono m

ГИПЕРЗВУК

hypersound* * *гиперзву́к м.hypersound* * *hypersound

ГИПЕРЗВУК

м.hypersound- поперечный гиперзвук

ГИПЕРЗВУК

(от греч. hyper - над, сверх) - упругие волны с частотой, превышающей 1 ГГц (в кристаллах - до 1 - 10 ТГц).

ГИПЕРЗВУК

-а, м. физ. Звуковые колебания сверхвысокой частоты.

ГИПЕРЗВУК

Начальная форма - Гиперзвук, винительный падеж, единственное число, мужской род, неодушевленное

ГИПЕРЗВУК

звуковые волны сверхвысокой частоты (109 1013 гц). См. Также излучение, инфразвук, ультразвук.

ГИПЕРЗВУК

гиперзв'ук, -а

ГИПЕРЗВУК

ГИПЕРЗВУК м. Звуковые колебания сверхвысокой частоты.

ГИПЕРЗВУК

* [物] 特超声高超声速(频率超过10 9赫茨以上)

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук гиперзв`ук, -а

ГИПЕРЗВУК

физ. гіпергук, муж.

ГИПЕРЗВУК

гиперзвук гиперсадо

ГИПЕРЗВУК

гiпергук, -ку

ГИПЕРЗВУК

гiпергук, -ку

ГИПЕРЗВУК

• hyperzvuk

ГИПЕРЗВУК

Гіпергук

T: 204