ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие У. Мэзона из "Методы и приборы ультразвуковых исследований Т.1 Ч.А " Высокочастотные звуковые волны в газах, жидкостях и твердых телах являются мощным средством исследования движений молекул, дефектов кристаллов, доменных границ и прочих типов движений, возможных в этих средах. Более того, волны большой и малой амплитуды в этих средах находят важные применения в различных технических устройствах. Сюда относятся лпнии задержки для накопления информации, механические и электромеханические фильтры для разделения каналов связи, приборы для ультразвуковой очистки, дефектоскопии, контроля, измерения, обработки, сварки, пайки, полимеризации, гомогенизации и др., а также устройства, используемые в медицинской диагностике, хирургии и терапии. Контрольно-аналитические применения звуковых волн, так же как и их использование в технических устройствах, быстро разрастаются. За последние пять лет изучены такие явления, как затухание звука вследствие фонон-фононного взаимодействия, взаимодействие звука с электронами и магнитным полем, взаимодействие звуковых волн со спинами ядер и спинами электронов, затухание, вызываемое движением точечных и линейных дефектов (дислокаций), а также такие крупномасштабные движения, как движение полимерных сегментов и цепочек и движение доменных границ. Таким образом, очевидно, что эта область науки, получившая название физической акустики, является мощным инструментом исследования и открывает широкие возможности для различных технических применений. [c.9] Поскольку для изложения всех этих вопросов потребовалось привести большой материал, первый том разделен на две части — А и Б. В томе I, А описываются распространение волн бесконечно малой и конечной амплитуды в жидкостях и твердых телах изменения, вызываемые границами преобразователи, необходимые для генерации волн малой и большой амплитуды методы определения свойств таких волн использование ультразвуковых колебаний в дисперсионных линиях задержки и в линиях задержки без дисперсии, в механических и электромеханических фильтрах, а также для стабилизации частоты генераторов и создания эталонов времени и частоты. [c.10] Б посвящен использованию волн большой амплитуды в жидкостях и твердых телах, а также целому ряду новых полупроводниковых устройств, которые получают широкое применение для измерения давлений, сил и деформаций. Высокочувствительные устройства для измерения давления, использующие транзисторы, позволяют превращать звуковые колебания в воздухе в электрические колебания в цепи и, следовательно, действуют как микрофоны. Они обладают большей чувствительностью, чем угольные микрофоны, и большей эффективностью преобразования постоянного напряжения на входе в переменное электрическое напряжение на выходе. Полупроводниковые преобразователи с запирающим, диффузионным и эпитаксиальным слоями позволяют создать сверхвысокочастотные устройства, способные генерировать сдвиговые и продольные волны в диапазоне тысяч мегагерц. Они применяются для прикладных целей и для фундаментального исследования очень быстрых движений в жидкостях и твердых телах. В заключительной главе рассматриваются новые способы получения больших деформаций в твердых образцах. [c.10] В следующих трех томах, которые находятся в процессе написания и редактирования, основные представления первого тома применяются к анализу молекулярного, взаимодействия в газах, жидкостях, полимерах и в других типах твердых тел и кристаллов. Во втором томе рассматривается распространение волн в газах, жидкостях, растворах и полимерах и описываются воз-ипкающие при этом эффекты. [c.11] В томе III, А рассматривается влияние точечных, линейных (дислокации) и поверхностных (границы кристаллитов) несовершенств на акустические потери и скорость звука в поликристаллах, а также в монокристаллических металлах и диэлектриках. В томе III, Б рассматривается динамика решетки последняя глава этого тома посвящена механизмам потерь в земной коре. [c.11] Четвертый том посвящен преимущественно таким вопросам, которые вносят вклад в развитие физики твердого тела. [c.11] Вопросы теории во всех томах излагаются последовательно и систематически, и мы надеемся, что эти книги сохранят свою ценность и после того, как темы, к которым они относятся, получат дальнейшее развитие. Хотя нашей основной целью является составление справочника, охватывающего все главные разделы физической акустики, мы полагаем, что эти книги будут полезны как учебные пособия студентам или достаточно подготовленным читателям, 11нтересующимся физической акустикой. [c.11] Редактор благодарит многочисленный коллектив авторов этих томов и издателей за их неизменную помощь и советы. [c.11] В настоящей главе приводятся основные уравнения, необходимые для описания волн, распространяющихся в жидкостях и твердых телах. В качестве иллюстрации рассматривается приложение этих уравнений в некоторых простых случаях, когда элементарный во-лновой процесс незатемнен слишком многими явлениями, усложняющими картину. [c.13] в которой распространяются волны, за редким исключением, удобно рассматривать как континуум, т. е. как сплошную среду. Даже в тех случаях, когда волны используются для исследования молекулярной или атомной структуры вещества, параметры, характеризующие структуру вещества, часто связывают со свойствами эквивалентной сплошной среды. [c.13] В этой главе сначала излагаются некоторые основные положения механики сплошных сред, а затем рассматриваются волны малой амплитуды в ряде относительно простих случаев. [c.13] Представим себе фиксированную систему декартовых координат с осями X (I = 1, 2, 3). Положение любой точки в пространстве определяется радиусом-вектором г с компонентами (Х], х , Хз). Точка, которая всегда движется вместе с веществом, называется частицей или материальной точкой. Линии п поверхности, состоящие из частиц, называются материальными линиями и поверхностями. Вещество, находящееся внутри замкнутой материальной поверхности, называется телом. [c.14] Припишем каждой частице ее координаты в некоторый момент времени 1 , который примем в качестве начала отсчета времени. Эти начальные координаты в той же декартовой системе будем обозначать (а,, а , аз), а соответствующий радиус-вектор обозначим а. Вектор а может служить для определения той частицы, которая в момент времени о находилась в данной точке пространства. Момент времени 1о и радиус-вектор а иногда называют начальными значениями. [c.14] Координаты а , связанные с частицами, называются материальными координатами. Такое описание процессов, в котором в качестве независимых переменных используются величины ( , 1, 21 Яз), как, например, в уравнении (1-1), называется материальным описанием. [c.14] В пространственном описании в качестве независимых переменных используются величины 1, хи х , Хз), где Х1 называются пространственными координатами. Величины хи используемые как независимые переменные, определяют просто точку в пространстве. Часто представляет интерес простраиственпое описание поля давлений или поля скоростей, а не начальное положение частиц. В подобных случаях при использовании пространственного описания обычно ограничиваются определением требуемых характеристик полей и не определяют функций а из уравнения (1.3). [c.15] Обычно материальные и пространственные переменные называют переменными Лагранжа и Эйлера соответственно, хотя Эйлер использовал оба эти вида переменных раньше, чем Лагранж Ц ]. В настояш,ей книге, следуя Трусделлу и Тупину [2], мы используем названия материальные и пространственные переменные ). [c.15] В русской литературе более принятыми являются названия переменные Лагранжа и Эйлера.— Прим. перев. [c.15] С другой стороны, фиг, 1 можно интерпретировать иначе величина у п А (11 представляет собой также тот объем, через ноторый элемент материальной поверхности проносится за малый интервал времени 61. Этот объем положителен, если в конце данного интервала времени он оказывается расположенным со стороны отрицательной нормали — п по отношению к движуш,емуся алементу поверхности. [c.17] Материальная производная. Важно различать изменение во времени какой-либо из характеристик поля в фиксированной точке пространства и измеиение той же характеристики во времени для некоторой фиксированной частици, т. е. когда изменения поля рассматриваются, как бы следуя за движением фиксироваппой частицы. Скорость изменения параметров для фиксированной частицы, которая называется материальной производной, имеет фундаментальное значение. [c.18] Мы можем следить за какой-либо частицей, если фиксируем величину а. Следовательно, в материальном описании (переменные Лагранжа) материальная производная есть частная производная по времени didt). В пространственном описании (переменные Эйлера) материальная производная обозначается как d/dt или точкой над символом соответствующей величины. [c.18] Вернуться к основной статье