авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 21 |

«1 Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания САМОДЕЯТЕЛЬНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВО ...»

-- [ Страница 2 ] --

(39) в СГС (40) в СИ Преобразованиями Лоренца в физике, в частности в специальной теории относительности (СТО), называются преобразования, которым подвергаются пространственно-временные координаты (x, y, z, t) каждого события при переходе от одной инерциальной системы отсчета (ИСО) к другой. Аналогично преобразованиям Лоренца при таком переходе подвергаются координаты любого 4-вектора [9].

Чтобы явно различить преобразования Лоренца со сдвигами начала отсчёта и без сдвигов, когда это необходимо, говорят о неоднородных и однородных преобразованиях Лоренца.

Преобразования Лоренца без сдвигов начала отсчёта образуют группу Лоренца, со сдвигами — группу Пуанкаре, иначе называемую неоднородной группой Лоренца.

С математической точки зрения преобразования Лоренца — это преобразования, сохраняющие неизменной метрику Минковского. То есть, в частности, последняя сохраняет при них простейший вид, при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой. Другими словами, преобразования Лоренца - это аналог для метрики Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Минковского ортогональных преобразований, осуществляющих переход от одного ортонормированного базиса к другому. То есть, аналог поворота координатных осей для пространства времени. В математике или теоретической физике преобразования Лоренца могут относиться к любой размерности пространства.

Именно преобразования Лоренца, смешивающие – в отличие от преобразований Галилея – пространственные координаты и время, исторически стали основой для формирования концепции единого пространства-времени.

Следует заметить, что лоренц-ковариантны не только фундаментальные уравнения, такие, как уравнения Максвелла, описывающее электромагнитное поле, уравнение Дирака, описывающее электрон и другие фермионы. Но и такие макроскопические уравнения, как волновое уравнение, описывающее (приближенно) звук, колебания струн и мембран, и некоторые другие.

Только тогда уже в формулах преобразований Лоренца под c следует иметь в виду не скорость света, а какую-то другую константу, например скорость звука. Поэтому преобразования Лоренца могут быть плодотворно использованы и в связи с такими уравнениями.

Хотя и в довольно формальном смысле, впрочем, мало отличающемся в своих рамках от их применения в фундаментальной физике.

Вид преобразований при коллинеарных (параллельных) пространственных осях Если ИСО K' движется относительно ИСО K с постоянной скоростью V вдоль оси x, а начала пространственных координат совпадают в начальный момент времени в обеих системах, то преобразования Лоренца (прямые) имеют вид:

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания (41) (42) где c — скорость света, величины со штрихами измерены в системе K', без штрихов - в K.

Эта форма преобразования (то есть при выборе коллинеарных осей), называемая иногда бустом (англ. boost) или лоренцевским бустом (особенно в англоязычной литературе), несмотря на свою простоту, включает, по сути, всё специфическое физическое содержание преобразований Лоренца, так как пространственные оси всегда можно выбрать таким образом. А, при желании, добавить пространственные повороты не представляет трудности, хотя и делает формулы более громоздкими.

Формулы, выражающие обратное преобразование, то есть выражающие x', y', z', t' через x, y, z, t можно получить просто заменой +V на V (абсолютная величина относительной скорости движения систем отсчёта | V | одинакова при измерении её в обеих системах отсчёта, поэтому можно при желании снабдить V штрихом, только при этом надо внимательно следить за тем, чтобы знак и определение соответствовали друг другу) и взаимной заменой штрихованных x и t с не штрихованными. Или решая систему уравнений (41, 42) относительно x', y', z', t'.

Надо иметь в виду, что в литературе преобразования Лоренца часто записывается для упрощения в системе единиц, где c = 1, что действительно делает их вид более изящным.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Видно, что при преобразованиях Лоренца события, одновременные в одной системе отсчёта, не являются одновременными в другой (относительность одновременности). Кроме того, у движущегося тела сокращается продольный размер по сравнению с тем, какой оно имеет в сопутствующей ему системе отсчёта (лоренцево сокращение). А ход движущихся часов замедляется, если наблюдать их из «неподвижной» системы отсчёта (релятивистское замедление времени).

Преобразования Лоренца могут быть получены абстрактно, из групповых соображений (в этом случае они получаются с неопределённым c), как обобщение преобразований Галилея (что было проделано Пуанкаре). Однако впервые они были получены как преобразования, относительно которых ковариантны уравнения Максвелла (то есть по сути — которые не меняют вида законов электродинамики и оптики при переходе к другой системе отсчёта).

Могут также быть получены из предположения линейности преобразований и постулата одинаковости скорости света во всех системах отсчёта. Являющегося упрощённой формулировкой требования ковариантности электродинамики относительно искомых преобразований, и распространением принципа равноправия инерциальных систем отсчёта, - принципа относительности, на электродинамику. Как это делается в специальной теории относительности (СТО) (при этом c в преобразованиях Лоренца получается определённым и совпадает со скоростью света).

Надо заметить, что если не ограничивать класс преобразований координат линейными, то первый закон Ньютона выполняется не только для преобразований Лоренца, а для более широкого класса дробно-линейных преобразований. Однако этот более широкий класс Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания преобразований, за исключением, конечно, частного случая преобразований Лоренца, не сохраняет метрику постоянной.

Вид преобразований при произвольной ориентации осей В силу произвольности введения осей координат, многие задачи можно свести к указанному случаю. Если же задача требует иного расположения осей, то можно воспользоваться формулами преобразований в более общем случае. Для этого радиус-вектор точки r = ix + jy + kz (43) где — орты, надо разбить на составляющую параллельную скорости и составляющую ей перпендикулярную (44) тогда преобразования получат вид (45) где — абсолютная величина скорости, — абсолютная величина продольной составляющей радиус-вектора.

Эти формулы для случая параллельных осей, но с произвольно направленной скоростью, можно преобразовать к виду, впервые полученному Герглоцем:

(46) (47) Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Надо обратить внимание на то, что самый общий случай, когда начала координат не совпадают в нулевой момент времени, здесь не приведён с целью экономии места. Его можно получить, добавив к преобразованиям Лоренца трансляцию (смещение начала координат).

Преобразования Лоренца в матричном виде Для случая коллинеарных осей преобразования Лоренца записываются в виде (48) (49) При произвольной ориентации осей, в форме 4-векторов это преобразование записывается как:

(50) (51) где E — единичная матрица 3 3, — тензорное умножение трехмерных векторов.

Надо иметь в виду, что в литературе матрица преобразований Лоренца часто записывается для упрощения в системе единиц СИ, где c = 1.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Произвольное однородное преобразование Лоренца можно представить как некоторую композицию вращений пространства и элементарных преобразований Лоренца, затрагивающих только время и одну из координат. Это следует из алгебраической теоремы о разложении произвольного вращения на простые.

Свойства преобразований Лоренца, преобразования Можно заметить, что в случае, когда c Лоренца переходят в преобразования Галилея. То же самое происходит в случае, когда v/c 0. Это говорит о том, что специальная теория относительности совпадает с механикой Ньютона либо в мире с бесконечной скоростью света, либо при скоростях, малых по сравнению со скоростью света. Последнее объясняет, каким образом сочетаются эти две теории — первая является обобщением и уточнением второй, а вторая — предельным случаем первой, оставаясь в этом качестве верной приближенно (с некоторой точностью, на практике часто очень и очень большой) при достаточно малых (по сравнению со скоростью света) скоростях движений.

Преобразования Лоренца сохраняют инвариантным интервал для любой пары событий (точек пространства-времени), то есть, любой пары точек пространства-времени Минковского:

(52) Убедиться в этом нетрудно, например, проверив явно то, что матрица преобразования Лоренца L ортогональна в смысле метрики Минковского Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания (53) определяемой таким выражением, то есть.

Это проще всего проделать для буста, а для трехмерных вращений это очевидно из определения декартовых координат, кроме того, сдвиги начала отсчёта не меняют разностей координат.

Следовательно, это свойство верно и для любых композиций бустов, вращений и сдвигов, что и составляет полную группу Пуанкаре;

как только мы узнали, что преобразования координат ортогональны, из этого сразу следует, что формула для расстояния остаётся неизменной при переходе к новой системе координат — по определению ортогональных преобразований.

В частности, инвариантность интервала имеет место и для случая s = 0, а значит, гиперповерхность в пространстве-времени, которая определяется равенством нулю интервала до заданной точки «световой конус», является неподвижной при преобразованиях Лоренца (что является проявлением инвариантности скорости света).

Внутренность двух полостей конуса соответствует времени подобным вещественным интервалам от их точек до вершины, внешняя область пространственно подобным чисто мнимым (в принятой в этой статье сигнатуре интервала).

Другие инвариантные гиперповерхности однородных преобразований Лоренца (аналоги сферы для пространства Минковского) - гиперболоиды: двуполостный гиперболоид для времени подобных интервалов относительно начала координат, и однополостный - для пространственно подобных интервалов.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Матрицу преобразования Лоренца при коллинеарных пространственных осях (в системе единиц c=1) можно представить как:

(54) 2 Где =Arth(V/c). В этом легко убедиться, учитывая ch -sh = и проверив выполнение соответствующего тождества для матрицы преобразования Лоренца в обычном виде.

Если принять введённые Минковским обозначения x0=ict, x1=x, x2=y, x3=z, то преобразование Лоренца для такого пространства сводится к повороту на мнимый угол в плоскости, включающей ось x (для случая движения вдоль оси x1 - в плоскости x0x1). Это очевидно, исходя из подстановки ch = cos(i), sh = -i sin(i) в матрицу, приведенную чуть выше - и её небольшого изменения для того, чтобы учесть вводимую мнимость временной координаты и сравнении её с обычной матрицей вращения.

Следствия преобразований Лоренца Изменение длины. Пусть в системе отсчета покоится стержень,. Для определения координат стержня в системе в один и тот же момент времени испускается световой сигнал исходящий из системы отсчета и регистрируется на конце стержня.

- длина стержня в (55) Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания - длина стержня в покоящейся системе отсчета.

(56) (57) Относительность одновременности. Если два разнесённых в пространстве события (например, вспышки света) происходят одновременно в движущейся системе отсчёта, то они будут не одновременны относительно «неподвижной» системы. При t' = 0 из преобразований Лоренца следует Если x = x2 x1 0, то и t = t2 t1 0. Это означает, что, с точки зрения неподвижного наблюдателя, левое событие происходит раньше правого (t2 t1). Относительность одновременности приводит к невозможности синхронизации часов в различных инерциальных системах отсчёта во всём пространстве.

Пусть в двух системах отсчёта, вдоль оси x расположены синхронизированные в каждой системе часы, и в момент совпадения «центральных» часов они показывают одинаковое время. Часы в движущейся системе отсчёта показывают различное время.

Находящиеся по ходу движения часы отстают, а находящиеся против хода движения опережают «центральные» часы. Аналогична ситуация для наблюдателей в S'.

Лоренц-инвариантность — свойство физических законов записываться одинаково во всех инерциальных системах отсчета (с учетом преобразований Лоренца). Принято считать, что этим Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания свойством должны обладать все физические законы, и экспериментальных отклонений от него не обнаружено. Однако некоторые теории пока не удаётся построить так, чтобы выполнялась Лоренц-инвариантность [9].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Магнитное поле Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты). С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозон фотоном, частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля.

Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции - вектор индукции магнитного поля. В СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл), в системе СГС в гауссах.

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. [10].

Можно также рассматривать магнитное поле, как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей и специальной теории относительности. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитные волны.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Рис. 2. Картина силовых линий магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом в форме стержня. Железные опилки на листе бумаги.

Рис. 3. Электрический ток (I) проходя через проводник — производит магнитное поле (B) вокруг проводника.

Чем создаётся. Магнитное поле формируется изменяющимся во времени электрическим полем либо собственными магнитными моментами частиц. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц.

Вычисление. В простых случаях магнитное поле может быть найдено из закона Био - Савара - Лапласа или теоремы о циркуляции (она же, закон Ампера). В более сложных ситуациях ищется как решение уравнений Максвелла.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Проявление магнитного поля.

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к вектору V. Она пропорциональна заряду частицы q, составляющей скорости V, перпендикулярной направлению вектора магнитного поля B, и величине индукции магнитного поля B. В системе единиц СИ сила Лоренца выражается так:

(58) В системе единиц СГС:

(59) Также магнитное поле действует на проводник с током. Сила, действующая на проводник, будет называться силой Ампера. Эта сила складывается из сил, действующих на отдельные движущиеся внутри проводника заряды.

Взаимодействие двух магнитов Наиболее часто встречаемое проявление магнитного поля это взаимодействие двух магнитов: подобные полюса отталкиваются, противоположные притягиваются. Представляется заманчивым описать взаимодействие между магнитами, как взаимодействие между двумя монополями, но эта идея не приводит к правильному описанию явления.

Правильнее будет сказать, что на магнитный диполь, помещённый в неоднородное поле, действует сила, которая Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания стремится повернуть его так, чтобы магнитный момент диполя был сонаправлен с магнитным полем.

Сила, действующая на магнитный диполь с магнитным моментом m, выражается по формуле:

(60) Сила, действующая на магнит со стороны неоднородного магнитного поля, может быть также определена суммированием всех сил, действующих на элементарные диполи, составляющие магнит.

Явление электромагнитной индукции.

Если поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур меняется во времени, в этом контуре возникает ЭДС электромагнитной индукции.

Математическое представление.

Термин магнитное поле применяется к двум различным векторным полям, обозначаемым как H и B. Величина H называется напряженностью магнитного поля. Термин «магнитное поле»

исторически относится к H, в то время как B называется магнитной индукцией. Магнитная индукция B является основной характеристикой магнитного поля, так как, во-первых, именно она определяет действующую на заряды силу, а во-вторых, векторы B и E на самом деле являются компонентами единого тензора электромагнитного поля. Аналогично, в единый тензор объединяются величины H и электрическая индукция D. В свою очередь, разделение электромагнитного поля на электрическое и магнитное является Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания совершенно условным и зависящим от выбора системы отсчёта, поэтому вектора B и E должны рассматриваться совместно.

Единицы измерения.

Величина B в системе единиц СИ измеряется в теслах, в системе СГС в гауссах.

Векторное поле H измеряется в амперах на метр (А/м) в системе СИ, и в эрстедах в СГС.

Эрстеды и гауссы являются тождественными величинами, их разделение является чисто терминологическим.

Энергия магнитного поля.

Приращение плотности энергии магнитного поля равно:

(61) d=H*dB где:

H — напряжённость магнитного поля, B — магнитная индукция В линейном тензорном приближении (Bi = 0ijHj) плотность энергии равна:

(62) где:

ij — тензор магнитной проницаемости, ii — диагональные компоненты этого тензора, 0 — магнитная постоянная Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания В изотропном линейном магнетике:

(63) где: — относительная магнитная проницаемость В вакууме = 1 и:

(64) Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле:

(65) где:

— магнитный поток, I — ток, L — индуктивность катушки или витка с током [10].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Магнитные свойства вещества Диамагнетики [11].

Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждый моль вещества — суммарный магнитный момент), пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость = I/B у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры. В 1778 году C. Дж. Бергман стал первым человеком, заметившим, что висмут и сурьма отталкиваются магнитным полем. Однако термин «диамагнетизм» был введен позже (в сентябре 1845 года) Майклом Фарадеем, когда он понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером ответа на приложенное к ним магнитное поле. К диамагнетикам относятся инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения. Человек в магнитном поле ведет себя как диамагнетик.

Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков (в нормальных условиях):

Магнитная восприимчивость, · Вещество.

Азот, N2 12, Водород, Н2 4, Германий, Ge 7, Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Кремний, Si 3, Вода (жидкая), Н2O 13, Поваренная соль, NaCI 30, Ацетон, С3Н6О 33, Глицерин, С3Н8О3 57, Нафталин, С10Н8 91, Висмут, Bi, металл - Пиролитический графит, П, С Пиролитический графит,, С - Парамагнетики [12].

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.

Рис. 4. Парамагнетик в присутствии сильного магнитного поля.

Ферромагнетики [13].

Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое при охлаждении ниже определённой температуры приобретает магнитные свойства.

Последние исследования в области физики показали, что некоторые Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания ферромагнетики, при создании определенных условий, могут приобретать парамагнетические свойства при температурах, которые существенно выше точки Кюри. Поэтому ферромагнетики, наряду со многими другими магнетическими веществами, остаются, как оказалось, плохо изученными веществами до сих пор.

Ферромагнитные вещества — это особый класс веществ, для которых зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля существенно нелинейная, и эквивалентное значение магнитной восприимчивости вещества может составлять десятки и сотни тысяч.

Рис. 5. Ферромагнетик — упорядочивание магнитных моментов.

Антиферромагнетики [14].

Антиферромагнетики — вещество, в котором установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов.

Антиферромагнетик — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе. Обычно вещество становится антиферромагнетиком ниже определённой температуры TN, так называемой точки Нееля и остаётся антиферромагнетиком вплоть до T/K. Среди элементов антиферромагнетиками являются твёрдый кислород (a-модификация при TN 24K), хром (TN =310K), а также ряд редкоземельных металлов. В последних обычно наблюдаются сложные антиферромагнитные структуры в температурной области между TN и (T0 T1 TN). При более низких температурах они становятся ферромагнетиками.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Антиферромагнетик — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе.

Ферримагнетики [15].

Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно, но не равны по силе. Это материалы, у которых магнитные моменты атомов различных подрешёток ориентируются анти параллельно, как и в антиферромагнетиках, но моменты различных подрешёток не равны, и, тем самым, результирующий момент не равен нулю.

Ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью.

Различные подрешётки в них состоят из различных атомов или ионов, например, ими могут быть различные ионы железа, Fe2+ и Fe3+.

Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом, различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты. Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более подрешеток, связанных антиферромагнитно (анти параллельно). Поскольку подрешетки образованы атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством, они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные анти параллельно. В результате появляется отличная от нуля разность магнитных моментов подрешеток, приводящая к спонтанному намагничиванию кристалла.

Таким образом, ферримагнетики можно рассматривать как не скомпенсированные антиферромагнетики (у них магнитные моменты Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания атомов не компенсированы). Свое название эти материалы получили от ферритов — первых некомпенсированных антиферромагнетиков, а магнетизм ферритов назвали ферримагнетизмом. У ферритов доменная структура, как и у ферромагнетиков, образуется при температурах ниже точки Кюри. К ферритам применимы все магнитные характеристики, введенные для ферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков они имеют высокое значение удельного сопротивления, меньшую величину индукции насыщения, более сложную температурную зависимость индукции. Ферромагнетизм в металлах объясняется наличием обменного взаимодействия, которое образуется между соприкасающимися атомами, а также взаимной ориентацией спиновых магнитных моментов. В ферримагнетиках магнитные моменты ионов ориентированы анти параллельно и обменное взаимодействие происходит не непосредственно, а через ион кислорода О2. Такое обменное взаимодействие называют косвенным обменом или сверх обменом. Оно по мере приближения промежуточного угла от 0° к 180° усиливается.

Ферримагнитное упорядочивание.

Спиновые стёкла [16].

Спиновые стекла — разбавленные магнитные сплавы (например, CuMn, AgMn или AuFe), то есть немагнитные материалы с включением магнитных примесей с относительной концентрацией магнитных ионов 103 101.

от до Между магнитными ионами существует дальнодействующее РККИ-обменное взаимодействие посредством электронов проводимости. Экспериментально изучались с 1960-х Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания годов, в качестве важной работы часто цитируют Cannella, Mydosh, 1972.

Спиновые стекла рассматриваются как состояние магнитной системы со случайным распределением спин-спиновых взаимодействий. В системе отсутствует дальний порядок, причем беспорядок в системе замороженный, то есть не меняется со временем. Энергия обменного взаимодействия осциллирует, меняя знак, в зависимости от расстояния между атомами, поэтому в спиновых стеклах конкурируют ферромагнитные и антиферромагнитные взаимодействия, распределенные случайным (но постоянным во времени) образом благодаря случайному расположению магнитных атомов.

Сперомагнетики [17].

Сперомагнетизм (от греч. speiro - рассеиваю, разбрасываю) магнитное состояние аморфных магнетиков, в котором равновесные ориентации локализов магнитных моментов распределены в пространстве хаотически (суммарная намагниченность отсутствует) и корреляции между ориентациями близлежащих атомных магнитных моментов исчезают на интервале нескольких межатомных расстояний.

Основной микроскопической причиной возникновения сперомагнетизма является существование хаотической одно ионной магнитной анизотропии типа «лёгкая ось» с энергией (где D 0), которая в случае относительно малого значения параметра обменного взаимодействия (J 0 или / О, D/|J| вынуждает эффективные моменты Si подстраиваться к хаотически распределённым локальным осям лёгкого намагничивания ni. Такой механизм характерен для металлических стёкол типа «редкоземельный металл (с ненулевым орбитальным моментом Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания ионов) - благородный или переходный металл, например, аморфные системы типа Dy-Си, Tb-Ag. По своей магнитной атомной структуре и основным особенностям магнитных свойств сперомагнетики - частный случай спиновых стёкол. Термин «спиновые стёкла» чаще относят к магнетикам, в которых величина и знак обменного взаимодействия меняются случайным образом, в силу чего атомные магнитные моменты в них ориентированы хаотически.

Асперомагнетики [18]. В случае нарушения сферической симметрии распределения случайных ориентации магнитных моментов возникает состояние, называемое асперо магнетизмом (сокращение от «асимметричный Сперомагнетизм»), с ненулевой намагниченностью, так как большая часть атомных магнитных моментов образует острые углы с направлением намагниченности, а меньшая часть - тупые углы. Асперомагнетизм (своеобразный неколлинеарный ферромагнетизм) является состоянием промежуточного типа между состоянием спинового стекла и обычным коллинеарным ферромагнетизмом. Поэтому он обладает как особенностями спин-стекольного состояния (эффекты магнитной вязкости и необратимости магнитных изменений из-за наличия многократно вырожденных минимумов свободной энергии, отделённых друг от друга потенциальными барьерами), так и дальним ферромагнитным порядком. Однако асперомагнетизм является метастабильным состоянием, отделённым потенциальным барьером от основного состояния спин-стекольного типа. Наличие регулярной пространственной составляющей в магнитной анизотропии (которая может, например, возникнуть благодаря механизму магнитоупругой связи с внутренними или внешними напряжениями образца) может стабилизировать асперомагнетизм со спонтанным дальним ферромагнитным порядком. Такая ситуация, по-видимому, Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания реализуется в аморфных сплавах Cd-Ag со слабой хаотической анизотропией. Если подсистему магнитных ионов с асперомагнитной структурой рассматривать как своеобразную хаотическую магнитную под решётку, то такая подрешётка может выступать базовым элементом построения более сложных хаотических магнитных структур в неупорядоченных магнетиках с несколькими сортами магнитных ионов.

Гелимагнетики. Геликоидальные магнетики [18].

Магнитное состояние, возникающее в системе магнитных моментов, локализованных в узлах кристаллической решетки, ниже некоторой температуры и обладающее при различных ориентациях отдельных моментов некоторым преимущественным направлением (осью), называется гелимагнитным. Это состояние есть ни что иное, как кристаллическая форма асперомагнетизма и его генетическими предшественниками являются сперо- и асперомагнетизм.

Типичным примером спиральной, или геликоидальной, структуры служит MnAu2, в котором преимущественная ориентация моментов систематически меняется от одной атомной плоскости кристалла к другой. Ионы Mn обладают магнитными моментами и образуют объемно центрированную тетрагональную структуру. Их магнитные моменты параллельны в каждой плоскости, нормальной к оси с, но их направление поворачивается на угол порядка 50° при переходе от плоскости к плоскости вдоль оси С. Более сложные формы гелимагнетизма встречаются в редкоземельных металлах, причем в них направления магнитных моментов вращаются при перемещении вдоль оси С по поверхности конуса, а не в плоскости.

Кристаллические асперомагнетики другого класса включают в себя две (или более) антиферромагнитные подрешетки, магнитные моменты которых наклонены относительно друг друга на некоторый угол и, следовательно, не совсем коллинеарны, т. е. создают Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания суммарную намагниченность. Эти вещества назывались ранее паразитными ферромагнетиками, но в настоящее время известны как неколлинеарные антиферромагнетики или слабые ферромагнетики. Слабый ферромагнетизм обусловлен двумя причинами.

Одна из них — это различие одно ионной анизотропии подрешеток, другая — взаимодействие Дзялошинского — Мории.

В одних материалах обе эти причины одинаково важны, но в других явно доминирует одна из них. Материалом, в котором причиной слабого ферромагнетизма служит одно ионная анизотропия, является NiF2. Этот материал обладает структурой рутила с катионными позициями разного сорта.

Кристаллические электрические поля вокруг этих позиций одинаковы, за исключением того, что их главные оси в плоскости (ab) чередуются. Магнитные моменты лежат в этих плоскостях, но ниже TN они упорядочиваются как две почти анти параллельные подрешетки и дают слабую спонтанную намагниченность в плоскости. Слабый ферромагнетизм, обусловленный взаимодействием Д — М, может наблюдаться только в кристаллах с особой симметрией, обладающих правильным расположением соседних ионов.

Помимо p-MnS, материалами, обладающими слабым ферромагнетизмом, обусловленным взаимодействием Д — М, являются -Fe2O3, MnSi, CrF3 и СоСО3.

Поскольку слабые ферромагнетики — это результат детального равновесия противоположно действующих сил, не удивительно, что многие из, них оказываются также метамагнетиками.

Миктомагнетики [19].

Миктомагнетизм (магнетизм кластерных стёкол, смешанный магнетизм) - совокупность магнитных свойств некоторых Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания неупорядоченных твёрдых растворов (в определённых концентрационных интервалах), обусловленная наличием случайных конкурирующих (знакопеременных) обменных взаимодействий между локализованными магнитными моментами и неоднородностью распределения концентрации компонентов раствора (различиями в ближнем порядке атомов).

Типичными представителями миктомагнетиков (MM) являются концентрированные растворы Зd-переходных элементов (Cr, Mn, Fe, Co) в матрицах благородных металлов (Ag, Au) и меди, содержащих включения химических кластеров этих же магнитных атомов.

Сперимагнетики [20].

Сперимагнетизм (от греч. speiro - рассеиваю, разбрасываю) магнитное состояние аморфного твёрдого тела с двумя или большим числом хаотических подсистем химически различающихся магнитных атомов (ионов), в котором, по крайней мере, одна из подсистем магнитных моментов атомов «заморожена» так, что образует асперомагнитную структуру.

Результирующие магнитные моменты каждой из подсистем магнитных атомов могут быть направлены как параллельно, так и антипараллельно друг другу (рис. 6), то есть сперимагнетик является хаотическим неколлинеарным ферримагнетиком. Сперомагнетизм наблюдался в некоторых аморфных системах класса «редкоземельный металл (с ненулевым орбитальным моментом атомов) - ферромагнитной металлической группы железа», напр. Nd Co, Nd-Fe, Dy-Со, Dy-Fe. В случае химической неразличимости магнитных атомов сперимагнитная структура тождественна асперомагнитной.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Рис. 6. Примеры сперимагнитных структур.

Магнитодиэлектрики [21].

Магнитодиэлектрики, магнитные материалы, представляющие собой связанную в единый конгломерат смесь ферромагнитного порошка и связки — диэлектрика (например, бакелита, полистирола, резины);

в макрообъёмах обладают высоким электрическим сопротивлением, зависящим от количества и типа связки.

Магнитодиэлектрики могут быть как магнитно-твёрдыми материалами, так и магнитно-мягкими материалами. Магнитно-мягкие магнитодиэлектрики вырабатывают в основном из тонких порошков карбонильного железа, молибденового пермаллоя и альсифера с различной связкой. Магнитно-мягкие магнитодиэлектрики применяют для изготовления сердечников катушек индуктивности, фильтров, дросселей, радиотехнических броневых сердечников, работающих при частотах 104—108 гц.

Магнитно-твёрдые магнитодиэлектрики изготовляют на основе порошков из ални сплавов, Fe — Ni — Al — Со сплавов (альнико), ферритов. Коэрцитивная сила этих магнитодиэлектриков ниже, чем массивных материалов, на несколько десятков процентов, а остаточная индукция меньше почти в 2 раза. Однако они всё больше Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания применяются в телефонии и приборостроении (постоянные магниты, эластичные герметизаторы для разъёмных соединений и других).

Магнитные полупроводники [22].

Магнитные полупроводники — материалы проявляющие как свойства ферромагнетиков, так и свойства полупроводников. Изменяя магнитное поле мы можем изменять проводимость материала. Также существует возможность контроля квантового спинового состояния (эффект спинового переноса тока), что является важным свойством для нового направления в электронике — спинтронике.

Магнитные полупроводники - вещества, которые сочетают в себе полупроводниковый тип электропроводимости с магнитным упорядочением.

Среди магнитных полупроводников имеются материалы с различными типами магнитного упорядочения - ферромагнитным, антиферромагнитным, геликоидальным и так далее. К этому классу веществ относятся также некоторые спиновые стёкла.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Магнитная постоянная Магнитная постоянная — физическая константа, скалярная величина, определяющая плотность магнитного потока в вакууме;

входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц [23].

Иногда называют магнитной проницаемостью вакуума.

Измеряется в генри на метр (или в ньютонах на ампер в квадрате).

Магнитная постоянная равна:

(66) Н/А В материальных уравнениях, в вакууме, через магнитную проницаемость связаны вектор напряжённости магнитного поля H и вектор магнитной индукции B:

(67) Через магнитную постоянную осуществляется связь между относительной и абсолютной магнитной проницаемостью.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Электрический конденсатор. Электрическая постоянная.

Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью;

устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок [24].

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук случайно создали конструкцию послужившую прототипом электролитического конденсатора - «лейденскую банку». Первые конденсаторы, состоящие из двух проводников разделенных непроводником, упоминаемые обычно как конденсатор Эпинуса или электрический лист, были созданы ещё раньше.

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком.

В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

С точки зрения метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания (68) где - мнимая единица, - частота протекающего синусоидального тока, - ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно:

(69) XC = - 1/C Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров - собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью, собственной индуктивностью LC и сопротивлением потерь Rn.

Резонансная частота конденсатора равна (70) При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Конденсатор может накапливать электрическую энергию.

Энергия заряженного конденсатора:

(71) где — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Основные параметры.

Ёмкость. Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов.

Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой:

(72) где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (в вакууме равна единице), 0 - электрическая постоянная, численно равная Ф/м (эта Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания формула справедлива, лишь когда d много меньше линейных размеров пластин).

Электрическая постоянная (ранее также носила название диэлектрической постоянной) — физическая константа, скалярная величина, определяющая напряжённость электрического поля в вакууме. Иногда называют диэлектрической проницаемостью вакуума. Измеряется в фарадах на метр. Электрическая (диэлектрическая) постоянная равна:

ф м-1. (73) Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

(74) Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна (75) Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость.

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика.

Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии.

Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 ёмкостью 12000 мкФ x 450 В и массой 1.9 кг плотность энергии составляет 639Дж/кг или 845Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса.

Номинальное напряжение Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

Полярность.

Современные конденсаторы, разрушаются без взрыва из-за специально разрывающейся конструкции верхней крышки.

Разрушение возможно из-за действия температуры и напряжения, не соответствовавших рабочим, или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вспучена но еще не разорвана — скорее Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания всего скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Опасность разрушения (взрыва).

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышенного тепловыделения (радиаторы охлаждения).

Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце, иногда на больших конденсаторах она прикрыта пластиком). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа и иногда даже жидкости, и давление спадает без взрыва и осколков.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания В старых электролитических конденсаторах никаких защит от взрыва не было. Взрывная сила частей корпуса может быть достаточно большой и травмировать человека.

Паразитные параметры.

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

Рис. 7. Параметры электрического конденсатора.

C— собственная ёмкость конденсатора;

r — сопротивление изоляции конденсатора;

R — эквивалентное последовательное сопротивление;

L — эквивалентная последовательная индуктивность.

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора - r.

Сопротивление изоляции - это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U/Iут, где U напряжение, приложенное к конденсатору, Iут - ток утечки.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Эквивалентное последовательное сопротивление - R.

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ.

ESR) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (например, в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства.

Эквивалентная последовательная индуктивность L обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу своей незначительности.

Саморазряд. С течением времени конденсатор теряет энергию за счёт саморазряда.

Тангенс угла потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

(76) Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол (77), где — угол диэлектрических потерь.

При отсутствии потерь. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ) ТКЕ — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина).

Таким образом, значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

(78) CT=CH.y. – TKE * CH.y. T, где T — увеличение температуры в °C или °К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры.

Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов.

Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость ёмкости от Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания температуры, и конденсаторы с большими уходами ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур.


Диэлектрическое поглощение.

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

Различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

Плоский конденсатор:

(79) Ёмкость:

(80) Электрическое поле:

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Рис. 8. Конденсаторы разной формы.

Цилиндрический конденсатор:

(81) Ёмкость:

(82) Электрическое поле:

Сферический конденсатор:

(83) Ёмкость:

(84) Электрическое поле:

Сфера:

(85) Ёмкость:

Электрическое поле: (идентично сферическому конденсатору (84)) Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии [24].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Колебательный контур Колебательный контур — это осциллятор, представляющий собой электрическую цепь, содержащую соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения) [25].

Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:

(86) Рис. 9. Параллельный колебательный контур.

Принцип действия. Пусть конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U0. Энергия, запасённая в конденсаторе составляет (87) При соединении конденсатора с катушкой индуктивности, в цепи потечёт ток I, что вызовет в катушке электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции, направленную на уменьшение тока в цепи. Ток, вызванный этой ЭДС (при отсутствии потерь в индуктивности) в Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания начальный момент будет равен току разряда конденсатора, то есть результирующий ток будет равен нулю. Магнитная энергия катушки в этот (начальный) момент равна нулю.

Затем результирующий ток в цепи будет возрастать, а энергия из конденсатора будет переходить в катушку до полного разряда конденсатора. В этот момент электрическая энергия конденсатора EC = 0. Магнитная же энергия, сосредоточенная в катушке, напротив, максимальна и равна (88) где L — индуктивность катушки, I0 — максимальное значение тока.

После этого начнётся перезарядка конденсатора, то есть заряд конденсатора напряжением другой полярности. Перезарядка будет проходить до тех пор, пока магнитная энергия катушки не перейдёт в электрическую энергию конденсатора. Конденсатор, в этом случае, снова будет заряжен до напряжения U0.

В результате в цепи возникают колебания, длительность которых будет обратно пропорциональна потерям энергии в контуре.

В общем, описанные выше процессы в параллельном колебательном контуре называются резонанс токов, что означает, что через индуктивность и ёмкость протекают токи, больше тока проходящего через весь контур, причем эти токи больше в определённое число раз, которое называется добротностью. Эти большие токи не покидают пределов контура, так как они противофазны и сами себя компенсируют. Стоит также заметить, что сопротивление параллельного колебательного контура на Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания резонансной частоте стремится к бесконечности (в отличие от последовательного колебательного контура, сопротивление которого на резонансной частоте стремится к нулю), а это делает его незаменимым фильтром.

Стоит заметить, что помимо простого колебательного контура, есть ещё колебательные контуры первого, второго и третьего рода, что учитывают потери и имеют другие особенности.

Математическое описание процессов Напряжение, возникающее в катушке при изменении протекающего тока равно (89) Аналогично для тока, вызванного изменением напряжения на конденсаторе:

(90) Поскольку всё возникающее в катушке напряжение падает на конденсаторе, то uL = uC, а ток, вызванный конденсатором проходит через катушку L, то iC = iL. Дифференцируя одно из уравнений и подставляя результат в другое, получаем (91) Это уравнение гармонического осциллятора с циклической частотой (92) (иначе она называется собственной частотой гармонического осциллятора) Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Решением такого уравнения является (93) где Ia — некая постоянная, называемая амплитудой колебаний, — также некоторая постоянная, называемая начальной фазой. И, например, при начальных условиях = 0 решение сведётся к (94) Решение может быть записано также в виде (95) где Ia1 и Ia2 — некоторые константы, которые связаны с амплитудой Ia и фазой следующими отношениями (96) (97) Комплексное сопротивление (импеданс) колебательного контура. Колебательный контур может быть рассмотрен как двухполюсник, представляющий собой параллельное включение конденсатора и катушки индуктивности. Комплексное сопротивление такого двухполюсника можно записать как (98) где i — мнимая единица.

Для такого двухполюсника может быть определена т. н.

характеристическая частота (или резонансная частота), когда импеданс колебательного контура стремится к бесконечности (знаменатель дроби стремится к нулю).

Эта частота равна Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания (99) и совпадает по значению с собственной частотой колебательного контура.

Из этого уравнения следует, что на одной и той же частоте может работать множество контуров с разными величинами L и C, но с одинаковым произведением LC [25].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Электромагнитная масса Очень интересные идеи в отношении электромагнитного поля и электромагнитной массы высказывают малоизвестные в мировой науке исследователи Мария Корнева, Виктор Кулигин, Галина Кулигина [26].

Они утверждают, что физические скалярные поля, в том числе физическое поле электрического заряда, являются причиной того явления, которое мы привыкли называть гравитационным полем. И что физические скалярные поля есть физические поля мгновенного действия. Эти авторы приводят некоторое количество математических формул, которые подробно, в мельчайших деталях описывают их видение распределения в пространстве потенциала статического и движущегося электрических зарядов. Безупречны математические формулы этих авторов.

К сожалению, у этого пакета математических формул есть один, но глобальной значимости изъян: они выведены для математического описания неполной модели электромагнетизма.

Впрочем, именно этот недостаток не всеохватности Мироздания, имеется в опубликованных на бумажном носителе и в интернете работах всех остальных авторов. Которые описывают явления электромагнетизма, инерции-гравитации-массы, ядерных сил, классификации элементарных частиц, атомных ядер и атомов элементов;

и так далее, вплоть до описания самозарождения живого вещества из неживого вещества. Развития живого вещества до интеллектуального существа - человека. Становления и развития человеческого общества до вечного безгранично совершенствующегося гармоничного научно и технически организованного общества ТехНоосферы Мироздания.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Мария Корнева, Виктор Кулигин, Галина Кулигина утверждают, что: «инерция обусловлена зарядом, поглощающим и излучающим одновременно потенциал и неким, равномерно распределенным по бесконечно удаленной сфере источником, излучающим из бесконечности потенциал к заряду и забирающему излученный им потенциал (круговой процесс). Такова картина, вытекающая из анализа».

Эти авторы утверждают, что «электромагнитная масса определяется двумя выражениями:

Первый вариант. Электромагнитная масса распределена в поле, которое окружает заряд. Плотность энергии взаимодействия двух зарядов равна w = (grad1drad2). Взаимодействие зарядов выражается через контактное взаимодействие полей этих зарядов в каждой точке пространства. Точечное (контактное) взаимодействие имеет место в каждой такой точке. Совокупность всех взаимодействий есть объемное взаимодействие контактного типа.

Второй вариант. Электромагнитная масса сосредоточена в самом заряде. Как следствие, электрическое поле которое окружает заряд, не имеет инерциальных свойств (как пружина без инерции). Аналог этого поля есть силовые линии, которые обладают упругими свойствами. Они определяют контактный характер взаимодействия».

Вот их весьма разумное резюмирующее «Заключение:

Современная физика нуждается в ревизии своих основ.

Бессмысленно развивать науку, опираясь на сомнительные и, тем Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания более, ошибочные представления в ее основании. Это авантюризм.

Наша цель – выявление ошибок в электродинамике.

1. Поля зарядов и поля электромагнитных волн являются различными полями. Электромагнитные волны имеют запаздывающие потенциалы. Поля зарядов обладают мгновенным действием.

2. Как следствие, поля зарядов имеют инерциальные свойства.

Электромагнитная волна не имеет этих свойств. Ее плотность массы покоя равна нулю.


q ( x vt;

y;

z );

A v/c 2 ;

3. Из уравнений следует, что qv A ( x vt;

y;

z );

divA 2 4 c t ускоренный электрон не излучает электромагнитную волну. Это важный вывод. «Свечение» электронов в ускорителях обусловлено излучением остаточных молекул N2 и O2, которые возбуждаются быстрыми электронами.

4. Эти выводы противоречат СТО, но они хорошо согласуются с новой интерпретацией преобразования Лоренца».

И вот их «Добавление 1. Поля зарядов и поля электромагнитных волн запаздывающего потенциала различны.

2. Проблема инерциальной электромагнитной массы имеет решение только в рамках мгновенно действующих потенциалов»

[26].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Электромагнитное поле Электромагнитное поле. Электромагнитное поле фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей. Которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга. Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой, электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета каждое зависит от обоих, - электрического и магнитного, как и в старой. И это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля [27].

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряжённости электрического поля и три компоненты напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции), а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом - в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) - предмет квантовой Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся на далёкие расстояния, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами). Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью - скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

До начала 19 века электричество и магнетизм считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались в разных разделах физики.

В 1819 году датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик А. Ампер в 1824 году дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (смотри Закон Ампера).

Английский физик М. Фарадей в 1831 году экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции - возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879), британский физик и математик. Заложил основы современной классической электродинамики (уравнения Максвелла), ввёл в физику понятия тока смещения и электромагнитного поля. Постоянные магниты.

Статическое электричество.

В 1864 году Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого - электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

Теория Максвелла уже при своем возникновении разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории, предсказав новые эффекты и дав надежную и эффективную математическую основу описанию электромагнитных явлений. Однако при жизни Максвелла наиболее яркое предсказание его теории - предсказание существования электромагнитных волн - не получило прямых экспериментальных подтверждений.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания В 1887 году немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно как экспериментальное подтверждение теории Максвелла.

В 20 веке развитие представлений об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой были заложены великим немецким физиком Максом Планком. Эта теория, в целом завершенная рядом физиков около середины 20 века, оказалась одной из наиболее точных физических теорий, существующих на сегодняшний день.

Во второй половине 20 века (квантовая) теория электромагнитного поля и его взаимодействия была включена в единую теорию электрослабого взаимодействия и ныне входит в так называемую стандартную модель в рамках концепции калибровочных полей (электромагнитное поле является с этой точки зрения простейшим из калибровочных полей - абелевым калибровочным полем).

Классификация.

Электромагнитное поле с современной точки зрения есть безмассовое абелево векторное калибровочное поле. Его калибровочная группа - группа U.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Среди известных (не гипотетических) фундаментальных полей электромагнитное поле - единственное, относящееся к указанному типу. Все другие поля такого же типа (которые можно рассматривать, по крайней мере, чисто теоретически) - (были бы) полностью эквивалентны электромагнитному полю, за исключением, быть может, констант.

Физические свойства.

В рамках квантовой электродинамики можно рассматривать электромагнитное излучение как поток фотонов. Частицей переносчиком электромагнитного взаимодействия является, таким образом, фотон (частица, которую можно представить как элементарное квантовое возбуждение электромагнитного поля) безмассовый векторный бозон. Со спином равным 1, нулевой массой покоя и нулевым электрическим зарядом. Фотон также называют квантом электромагнитного поля (подразумевая, что соседние по энергии стационарные состояния свободного электромагнитного поля с определенной частотой и волновым вектором различаются на один фотон).

Электромагнитное взаимодействие - это один из основных видов фундаментальных взаимодействий, а электромагнитное поле - одно из фундаментальных полей.

Существует теория, объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие в одно - электрослабое. Также существуют теории, объединяющие электромагнитное и гравитационное взаимодействие (например, теория Калуцы-Клейна). Однако последняя, при её теоретических достоинствах и красоте, не является общепринятой (в смысле её предпочтительности), так как экспериментально не Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания обнаружено ее отличий от простого сочетания обычных теорий электромагнетизма и гравитации, как и теоретических преимуществ в степени, заставившей бы признать её особенную ценность. Это же (в лучшем случае) можно сказать пока и о других подобных теориях:

даже лучшие из них, по меньшей мере, недостаточно разработаны, чтобы считаться вполне успешными.

Безопасность электромагнитных полей (ЭМП).

В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ-печи, мобильные телефоны, телерадиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретает нормирование уровней ЭМП.

Нормирование уровней ЭМП проводится раздельно для рабочих мест и санитарно-селитебной зоны. Контроль за уровнями ЭМП возложен на органы санитарного надзора и инспекцию электросвязи, а на предприятиях — на службу охраны труда.

Предельно-допустимые уровни ЭМП в разных радиочастотных диапазонах различны.

Примечания.

1) Магнитная индукция. Для вакуума, для которого формулируются фундаментальные уравнения, напряжённость магнитного поля и магнитная индукция - по сути одно и то же, хотя в некоторых системах единиц (в том числе в СИ) могут отличаться постоянным множителем и даже единицами измерения.

2) Электромагнитные волны. Подразумевается распространение со слабым убыванием по интенсивности;

в вакууме подразумевается убывание с расстоянием от источника медленнее, Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания чем убывание статического (кулоновского) поля;

плоская электромагнитная волна - пока приближение плоской волны верно и в пренебрежении поглощением (или в идеальном вакууме) - вообще не убывает по амплитуде, сферическая — убывает медленнее, чем соответственно напряженность или потенциал в законе Кулона.

3) Безмассовое. Параметр m (масса) в уравнении Клейна Гордона для электромагнитного поля равен нулю (иначе говоря, это означает, что электромагнитный потенциал подчиняется - в определённой калибровке - просто волновому уравнению. С этим связан факт, что фотон (в вакууме) нельзя — как и любую безмассовую частицу - остановить (а также разогнать или замедлить), он всегда движется с одной и той же скоростью — скоростью света.

4) Абелево. В наиболее простой интерпретации это означает, что электромагнитное поле непосредственно не взаимодействует само с собой, то есть что электромагнитное поле не имеет электрического заряда. Фотон не может сам непосредственно излучить или поглотить другой фотон.

5) Векторное. При применении терминов в узком смысле калибровочными считаются только векторные поля;

но мы, во всяком случае, обозначим здесь векторный характер электромагнитного поля явно.

6) Калибровочное. Калибровочным электромагнитное поле является при рассмотрении его во взаимодействии с электрически заряженными частицами;

понятие калибровочного поля всегда подразумевает подобное взаимодействие (подобное в каком-то смысле;

конкретный способ взаимодействия может заметно отличаться).

7) Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитных полей (ЭМП) диапазона частот 10-60 КГц (утв.

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Минздравом СССР 31.07.1991 № 5803-91), по состоянию на октября 2006 года [27].

Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания Электромагнитное излучение Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) это распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей) [28].

Среди электромагнитных полей вообще, порожденных электрическими зарядами и их движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников - движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

К электромагнитному излучению относятся радиоволны (начиная со сверхдлинных), инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и жесткое (гамма-)излучение (см.

ниже, смотри также рис. 10).

Электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме (пространстве, свободном от вещества), но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом свое поведение).

Характеристики электромагнитного излучения Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту, длину волны и поляризацию.

Длина волны прямо связана с частотой через (групповую) скорость распространения излучения. Групповая скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше. Фазовая Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания скорость электромагнитного излучения в вакууме также равна скорости света, в различных средах она может быть как меньше, так и больше скорости света. В большинстве случаев (обычно) скорость - и групповая, и фазовая - распространения электромагнитного излучения в веществе отличается от таковых в вакууме очень незначительно (на доли процента).

Рис. 10. Классификация диапазонов спектра электромагнитного излучения по-английски. Колонки: 1 (чёрная) аббревиатуры обозначения диапазонов, 2 - частота, 3 - длина волны, 4 - энергия фотона.

Описанием свойств и параметров электромагнитного излучения в целом занимается электродинамика, хотя свойствами излучения отдельных областей спектра занимаются определенные более специализированные разделы физики (отчасти так сложилось исторически, отчасти обусловлено существенной конкретной спецификой, особенно в отношении взаимодействия излучения разных диапазонов с веществом, отчасти также спецификой Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания прикладных задач). К таким более специализированным разделам относятся оптика (и ее разделы) и радиофизика. Жестким электромагнитным излучением коротковолнового конца спектра занимается физика высоких энергий;

в соответствии с современными представлениями (Стандартная модель) при высоких энергиях электродинамика перестает быть самостоятельной, объединяясь в одной теории со слабыми взаимодействиями, а затем - при еще более высоких энергиях - как ожидается - со всеми остальными калибровочными полями.

Существуют различающиеся в деталях и степени общности теории, позволяющие смоделировать и исследовать свойства и проявления электромагнитного излучения. Наиболее фундаментальной из завершенных и проверенных теорий такого рода является квантовая электродинамика, из которой путём тех или иных упрощений можно в принципе получить все перечисленные ниже теории, имеющие широкое применение в своих областях. Для описания относительно низкочастотного электромагнитного излучения в макроскопической области используют, как правило, классическую электродинамику, основанную на уравнениях Максвелла, причём существуют упрощения в прикладных применениях. Для оптического излучения (вплоть до рентгеновского диапазона) применяют оптику (в частности, волновую оптику, когда размеры некоторых частей оптической системы близки к длинам волн;

квантовую оптику, когда существенны процессы поглощения, излучения и рассеяния фотонов;

геометрическую оптику - предельный случай волновой оптики, когда длиной волны излучения можно пренебречь).

Гамма-излучение чаще всего является предметом ядерной физики, с других - медицинских и биологических — позиций изучается воздействие электромагнитного излучения в радиологии. Существует Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания также ряд областей - фундаментальных и прикладных - таких, как астрофизика, фотохимия, биология фотосинтеза и зрительного восприятия, ряд областей спектрального анализа, для которых электромагнитное излучение (чаще всего - определенного диапазона) и его взаимодействие с веществом играют ключевую роль. Все эти области граничат и даже пересекаются с описанными выше разделами физики.

Некоторые особенности электромагнитных волн с точки зрения теории колебаний и понятий электродинамики:

наличие трёх взаимно перпендикулярных (в вакууме) векторов: волнового вектора, вектора напряжённости электрического поля E и вектора напряжённости магнитного поля H.

электромагнитные волны - это поперечные волны, в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приёмнику в том числе и через вакуум.

Особенности электромагнитного излучения разных диапазонов.

Распространение электромагнитных волн, временные зависимости электрического E(t) и магнитного H(t) полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.

Электромагнитные излучения различных частот взаимодействуют с веществом также по-разному. Процессы излучения Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания и поглощения радиоволн обычно можно описать с помощью соотношений классической электродинамики;

а вот для волн оптического диапазона и, тем более, жестких лучей необходимо учитывать уже их квантовую природу.

Максимальная частота электромагнитного излучения определяется планковской частотой. Минимальная - 1 делённая на время жизни Вселенной. Нижний предел отражает то, что за время жизни Вселенной ЭМ волна не успела отделиться от вещества.

Далеко не всякое переменное электромагнитное поле есть излучение. Излучение должно сформироваться, а для этого надо отойти от источника в так называемую волновую зону и подождать время, по крайней мере, равное периоду колебаний источника. Ничего этого сделать не удается, когда колебание настолько медленное, что оно не успело еще полностью проколебаться за время существования Вселенной [28].

Интерференция света — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Робертом Бойлем и Робертом Гуком [29].

Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких плёнок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды. В 1801 году Томас Юнг (1773—1829 гг.), введя «Принцип суперпозиции», первым объяснил явление интерференции света, ввел термин «интерференция» (1803) и объяснил «цветастость» тонких пленок. Он также выполнил первый демонстрационный эксперимент по наблюдению интерференции Макеев А.К. Синергия Сферовекторных Фракталов Мироздания света, получив интерференцию от двух щелевых источников света (1802);

позднее этот опыт Юнга стал классическим.

Рис. 11. Интерференция света — опыт Юнга Интерференция света - явление перераспределения энергии в пространстве.

В физической оптике интенсивностью называют усредненный по времени поток световой энергии через единичную площадку ортогональную направлению распространения волны. Время усреднения определяется временем интегрирования фотоприемника, а для устройств, работающих в режиме накопления сигнала (фотокамеры, фотопленка и т. п.), временем экспозиции. Поэтому приемники излучения оптического диапазона реагируют на среднее значение потока энергии. То есть сигнал с фотоприемника пропорционален:



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 21 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.