Гіперзвук та його властивості

Для металів характерні ті ж ефекти, що і для напівпровідників, але через велику загасання гіперзвуку ці ефекти стають помітними лише

Гіперзвук та його властивості

Информация

Физика

Другие материалы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией
не поглинання гіперзвуку. Під дією гіперзвуку в напівпровідниках виникає постійна ЕРС або постійний струм. Знак ефекту залежить при цьому від співвідношення швидкості гіперзвукових хвиль і швидкості електронів.

 

Поширення звуку в металах

 

Для металів характерні ті ж ефекти, що і для напівпровідників, але через велику загасання гіперзвуку ці ефекти стають помітними лише при темп-pax нижче 10 K, коли вклад в затухання за рахунок коливань решітки стає незначним. Поширення пружної хвилі в металі викликає рух покладе. іонів, і якщо електрони не встигають слідувати за ними, то виникають електричні. поля, які, впливаючи на електрони, створюють електронний струм. У разі поздовжньої хвилі зміни щільності створюють просторовий заряд,який безпосередньо генерує електричні. поля. Для поперечних хвиль зміни щільності відсутні, але зміщення положення іонів викликають осцилюючі магнітного поля, що створюють електричне поле, що діє на електрони. Таким чином, електрони отримують енергію від пружної хвилі і втрачають її в процесах зіткнення, відповідальних за електричний опір. Електрони релаксують шляхом зіткнень з гратами покладених іонів (домішками, тепловими фононами і т. д.), в результаті чого частина енергії повертається назад до пружної хвилі, якою переноситься гратами покладених іонів. Згасання гіперзвуку в чистих металах при низьких температуpax пропорційно частоті. Якщо метал - надпровідник, то при температурі переходу в надпровідний стан електронне поглинання різко зменшується. Це пояснюється тим, що з гратами, а отже, і з пружною хвилею взаємодіють тільки нормальні електрони провідності, число яких брало зменшується з пониженням температури, а надпровідні електрони, число яких при цьому зростає, в поглинанні гіперзвуку не беруть участь. Руйнування надпровідності зовнішнім магнітним полем призводить до різкого зростання поглинання.

Постійне магнітне поле істотно впливає на рух електронів, викривляючи їх траєкторії, що позначається на характері взаємодії в металах. При цьому при потужності частот пружних хвиль можливий ряд резонансних явищ, напр. квантові осциляції (де Хааса-ван Ал'фена ефект і Шубнікова-де Хааса ефект) і акустичний циклотронний резонанс. Вивчення загасання гіперзвуку в металах на електронах провідності дозволяє отримати важливі характеристики металів (поверхня Фермі, енергетичних. щілину в надпровідниках та ін.)

У парамагнетиках проходження гіперзвуку відповідної частоти і поляризації в результаті спін-фононної взаємодії може викликати зміну магнітного стану атомів. Так, гіперзвук частотою ~ 1010 Гц, поширюючись в кристалах парамагнетиків, поміщених в магнітне поле напруженістю ~ 1000 Е, може викликати перехід атома з одного магнітного рівня на інший, віддаючи йому енергію. При цьому відбувається поглинання гіперзвуку на частоті, що відповідає різниці рівнів, тобто виникає акустичний парамагнітний резонанс (АПР). За допомогою АПР виявляється можливим вивчати переходи між такими рівнями атомів в парамагнетиках, які є забороненими для електронного парамагнітного резонансу. У магнітовпорядкованих кристалах (антіферо- і феромагнетиках, феррімагнетіках), крім розглянутих вище взаємодій гіперзвуку з речовиною, з'являються інші, де грають роль магнітопружні взаємодії (Магнон-фононні взаємодії). Так, поширення гіперзвукової хвилі викликає поява спінової хвилі, і навпаки, спінова хвиля викликає поява гіперзвукової хвилі. Тому в загальному випадку в таких кристалах поширюються не чисто спінові або пружні хвилі, а пов'язані магнітопружні хвилі.

Взаємодія гіперзвуку зі світлом

 

Зміни показника заломлення електрично-магнітної хвилі під дією пружної хвилі обумовлює фотон-фононне взаємодію. Прикладами такої взаємодії є дифракція світла на ультразвуку, а також спонтанне і вимушене розсіювання Мандельштама-Брілюєна. До такого роду взаємодії можна віднести і виникнення пружної хвилі під дією електор-магнітної хвилі в результаті ефекту електрострикції. На частотах гіперзвуку переважає брегговська дифракція, при якій для діфрагування світла спостерігаються тільки нульовий і перший порядки.

При Мандельштама-Бріллюєна розсіянні механізм взаємодії світла з тепловими коливаннями кристалічної решітки (тепловими фононами) є таким же, як і для розглянутого вище випадку дифракції світла з штучно порушеними гіперзвуку (когерентними фононами), однак у цьому випадку світло розсіюється у всіх напрямках. При досить великих інтенсивностях, коли напруженість електричні. поля в падаючої світлової хвилі ~ 104-108 В / см, це поле може впливати на гіперзвукову хвилю, на якій відбувається розсіяння, забезпечуючи безперервне підкачування в неї енергії. У результаті відбувається генерація інтенсивного гіперзвуку - т. зв. вимушене розсіювання Мандельштама-Брілюєна.

Висновок

 

Властивості гіперзвуку дозволяють використовувати його для дослідження стану речовини, особливо у фізиці твердого тіла. Істотну роль відіграє використання гіперзвуку для т. зв. акустичних ліній затримки в області НВЧ, а також для створення інших пристроїв акустоелектроніки і акустооптики.

Використана література

 

1.Гончаренко С.У. Фізика. Підручник для 11 класів. К. Освіта. 2005

2.Енциклопедичний словник юного техніка. К. 1985

3.Довідник для юного техніка. Х. 1989

4.www.google.com.ua/5yhvb%%ffvcgh%&hgcbDbjh345tgh#%

Похожие работы

< 1 2