Ангармонические колебания

Эти колебания в реальных веществах имеют затухающий характер, в связи с чем наблюдаются затухание тепловых упругих волн и невысокое значение коэффициента теплопроводности. В теории теплопроводности предполагается, что колебания нормального вида квантуются. В дискретной кристаллической решетке связь между ангармоническими колебаниями приводит к взаимодействию фононов между собой. Для описания этого процесса можно воспользоваться понятием длины свободного пробега. По аналогии с кинетической теорией газов теплопроводность твердого тела можно предста- [c.157]

Анализ инфракрасных полос асимметричных полчков 73, 514 линейных молекул 417 симметричных волчков 462 сферических волчков 482 Анализ колебательных частот, проверка по изотопическому соотношению 247 Ангармонические колебания 219 (глава 11, 5), 261 [c.597]

Здесь Еу — энергия ангармонических колебаний, Ву и Ву — вращательная и центробежная постоянные. [c.178]

Здесь Еу — энергия ангармонических колебаний Ву, Оу — вращательная и центробежные постоянные. Если возбуждено одно дважды вырожденное колебание, то под влиянием сил Кориолиса уровни /= 1 расщепляются и [c.38]

В дифференциальном уравнении ангармонических колебаний появляются дополнительные по сравнению с (El.1-4) члены [c.154]

Для т = Пз = 0 уравнение (3.98) определяет собственную частоту резонатора. Если п О или Пз О либо они одновременно не равны нулю, то (3.98) выражает резонансную частоту соответствующих ангармонических колебаний. Из приведенных выражений аналогично [51] можно определить оптимальные размеры резонатора, при которых ангармонические колебания будут максимально подавлены. [c.88]

Акустика геометрическая 314 Ангармонические колебания 770 и д. [c.792]

Таким образом, при учете ангармонических членов в формуле для потенциальной энергии при повышении температуры увеличивается не только амплитуда колебаний атомов, но также происходит увеличение средних расстояний между ними, что ведет к расширению твердого тела. [c.186]

Ангармонический характер колебаний обычно учитывают в разложении потенциальной энергии [см. (6.72)] ангармоническим членом gx . Вводя в разложение потенциальной энергии ангармонические члены, мы тем самым учитываем наличие в реальной ситуации взаимодействия между модами колебаний, которое проще всего описать как рассеяние фононов друг на друге. Вероятность рассеяния фононов моды (кь Ш]), характеризуемых волновым вектором ki и частотой oi при учете в потенциальной энергии ангармонического члена gx , зависит от процессов, которые включают взаимодействия трех мод. Например, энергия мод (к,, aii) и (кг, (02) может перейти за счет взаимодействия в моду (кз, шз). Этот процесс может протекать и в обратном направлении — энергия моды (кз, шз) может перейти в энергию мод (к,, toi) и (кг, шг) или энергия моды (ki, oi)—в энергию мод (кз, (02) и (кз, з). Таким образом, рассеяние фононов на фононах сопровождается рон<дени-ем и исчезновением фононов — либо два фонона превращаются в один, либо один фонон распадается на два (рис. 6.14). [c.188]

Колебание двухатомной молекулы можно рассматривать как колебание единичного гармонического или ангармонического осциллятора. Трехатомная молекула обладает уже не одним, а несколькими различными колебательными движениями. Колебательный спектр многоатомной молекулы всегда содержит набор линий (полос), частоты, интенсивности и поляризация которых непосредственно отражают строение и свойства молекулы. [c.240]

Амплитуды колебаний решетки меняются с температурой, поэтому роль ангармонических членов также зависит от температуры. Только при низких температурах, когда амплитуды колебаний становятся малыми, можно пренебречь ангармоническими членами и считать, что колебания атомов происходят в соответствии с рассмотренной выше простой схемой. [c.318]

Более подробный анализ показывает, что внутримолекулярные колебания имеют ангармонический характер. [c.59]

В-третьих, встречается немало случаев, когда мы сталкиваемся с системами, уравнения движения которых чрезвычайно сложны и не позволяют получить точное решение в замкнутой форме нередко, однако, возможно указать другую систему, гамильтониан которой почти такой же, как и гамильтониан интересующей нас системы, но решение уравнений движения которой может быть получено в замкнутой форме через квадратуры. Различие между исходным и упрощенным гамильтонианами может в этом случае рассматриваться как возмущение . Именно к этому типу возмущений и относится задача об ангармоническом осцилляторе. Эта задача возникает в теории малых колебаний, о которых шла речь в гл. 3. В гл. 3 мы удержали только первый член, отличный от нуля, в выражении для потенциальной энергии, что и привело нас к таким уравнениям движения, которые удалось свести к совокупности уравнений независимых гармонических осцилляторов. Вот эту-то систему мы и считаем невозмущенной. Возмущение состоит в том, что в гамиль- [c.183]

Рио. 8. Ближайшее окружение теллура атомами О в структуре а-ТеО, (а) и ангармоническая составляющая распределения плотности вероятности нахождения атома Те в данной точке пространства в процессе тепловых колебаний (б). Положительные (сплошные) и отрицательные (штриховые) линии равного уровня проведены через 0,02 А ". [c.374]

При высоких температурах смещения атомов в решетке становятся значительными, и начинают играть существенную роль эффекты ангармоничности колебаний, что приводит, в свою очередь, к изменениям термодинамических функций. В частности, явление теплового расширения кристаллических твердых тел получает рациональное объяснение только при учете ангармонических членов в потенциальной энергии. Для того чтобы раскрыть физическую сущность этого эффекта, рассмотрим в качестве простой модели цепочку , состоящую всего из двух атомов. [c.262]

Необходимо обратить внимание на тот факт, что, хотя уравнение Журкова формально отражает роль теплового движения в прочности, в нем в явном виде не фигурируют фундаментальные теплофизические (термодинамические) характеристики теплового движения, например такие, как теплоемкость (гармонические колебания), тепловое рас1пи-ренне (ангармонические колебания), энтропия (упорядоченностг. тепло-вого движения). Тем не менее в работе [40] кинетическая концепция термофлуктуационной теории прочности успешно использована для оценки интенсивности изнашивания твердосмазочных покрытий в зубчатых передачах. [c.93]

Если в (55,5) можно пренебречь членами, квадратичными, кубическими и т, д. по х, то приходим к уравнению движения (9.32) линейного осциллятора. При учете этих членов осциллятор называется ангармоническим, а его колебания — ангармоническими колебаниями. Ясно, что для ангармонических колебаний зависимость х( ), в линейном случае выраженная формулой (9.36), усложняется и не будет линейной. Поэтому поляризованпость [см. (15.13)], которую удобно представить в виде [c.328]

Мы уже подчеркивали, что тип симметрии колебательных уровней одинаков как для гармонических, так и для ангармонических колебаний так, например состояние, соответствующее возбуждению дважды вырожденного колебания с г)=1, остается дважды вырожденным даже в том случае, если потенциальная функция является ангармонической. В случае гармонического осциллятора степень вырождения состояния, возникающего при возбуждении нескольких квантов одного вырожденного колебания, а также состояния, возникающего при возбуждении нескольких вырожденных колебаний, более высока, чем степень вырождения любой составляющей колебания с другой стороны, если принять во внимание ангармоничность, то столь высокое вырождение, как правило, не сохраняется, а вместо этого наблюдается расщепление уровней как раз на те подуровни, которые были получены раньше с помощью теории групп (табл. 32 и 33). Причины этого явления подробно разобраны в работе Тисса [867], показавшего, что случайное вырождение, появляющееся в некотором приближении, всегда снимается в более высоком приближении и остается, только истинное вырождение, определяемое точечной группой молекулы. Это совершенно справедливо лишь до тех пор, пока мы не учитываем вращемия молекулы (о взаимодействии с вращением см. гл. IV). [c.229]

При ангармонических колебаниях их частота зависит от амплитуды. Чаще всего ангармон м колебаний проявляется по мере возрастания их амплитуды, а колебания малой амплитуды можно рассматривать как гармонические. [c.154]

Можно допустить, что общим свойством биогелей in vitro-in окажется способность передавать вдоль составляющих их полимер цепей гармонические или ангармонические колебания продолы акустических мод. Такой ангармонизм для ДНК является выражен солитонных свойств и служит одновременно индикатором резонанс го поглощения микроволн в диапазоне 1—12 Гц. [c.46]

Двумерное приближенное решенне уравнения колебаний по толщине пьезоэлектрических пластин было затем использовано и для определения частотных спектров пластин специальной формы. Так, например, в работе I [29] приведены результаты анализа колебаний частично металлизированных пластин, толщина которых является линейной функцией координаты.. Колебания этих пластин специальной формы здесь не рассматриваются. Однако коснемся определения условий, при которых не будут возбуждаться ангармонические колебания сдвига по толщине высших порядков в интервале частот между предельными значениями для металлизированной и неметаллизированной частей пластины. [c.91]

Подставим в (3.110) вместо ш предельную частоту неметаллизированной области пластины [см. уравнения (3.68)] и положим X равной размеру электродов г/, в направлении, которое образует с диагональной осью угол р. Для размеров электродов (1,, где не возбуждаются ангармонические колебания сдвига по толщине р = 0) или крутильные по толщине = тг / 2), получим выражение [c.92]

В связи с обсуждением опытов Вавилова м ы обращали внимание на изменение числа поглощающих частиц под влиянием мощного падающего излучения. Однако это не единственный эффект, имеющий место при больших интенсивностях света. В 156 подчеркивалась тесная связь законов поглощения и дисперсии с представлением об атоме как о гармоническом осцилляторе, заряды которого возвращаются в положение равновесия квазиупругой силой. Если интенсивность света, а следовательно, и амплитуда колебаний зарядов достаточно велика, то возвращающая сила уже не будет иметь квазиупругий характер, и атом можно представить себе как ангармонический осциллятор. Из курса механики известно, что при раскачивании такого осциллятора синусоидальной внешней силой (частота ш) в его движении появляются составляющие, изменяющиеся с частотами, кратными со, — двойными, тройными и т. д. Пусть теперь собственная частота осциллятора соо. подсчитанная в гармоническом приближении, совпадает, например, с частотой 2ш. Энергия колебаний зарядов в этом случае особенно велика, она передается окружающей среде, т. е. возникает селективное поглощение света с частотой, равной со = /2 0o. Таким образом, спектр поглощения вещества, помимо линии с частотой о),,, должен содержать линии с частотами, равными /гСОо, а также /зй)(, и т. д. Коэффициент поглощения для этих линий, как легко понять, будет увеличиваться с ростом интенсивности света. [c.570]

При рассмотрении колебаний атомов кристаллической решетки а также теплоемкости твердых тел, связанной с этими колебания ми, предполагалось, что силы, действующие между атомами, упру гие и атомы совершают гармонические колебания с малыми ам плитудами около их средних положений равновесия. Это позволи ло разделить весь спектр колебаний на независимые моды, рассчи тать в этом приближении тепловую энергию кристалла и получить формулу для теплоемкости, хорошо описывающую ее поведение при низких и высоких температурах. Однако для объяснения ряда явлений, таких, например, как тепловое расширение твердых тел и теплопроводность, сделанных предположений уже недостаточно и необходимо принимать во внимание тот факт, что силы взаимодействия между атомами в решетке не совсем упругие, т. е. они зависят от смещения атомов из положения равновесия не линейно, а содержат ангармонические члены второй и более высоких степеней, влияние которых возрастает с ростом температуры. [c.183]

В расчетах Температурного коэф-фнци-ента линейного расширения факт асимметрии учитывается введением в формулу для потенциальной энергии взаимодействия ангармонических членов. Это делается так. Так как при колебаниях решетки ее атомы испытывают небольшие отклонения от положений равновесия, то энергию раскладывают в ряд, ограничиваясь членами до четвертого порядка включительно [c.185]

В приведенном выражении колебательная энергия молекулы G(v) соответствует модели так называемого ангармонического осциллятора, причем Шв — частота гармонических колебаний, ШеХе — постоянная энгармонизма. Вращательная энергия молекулы Fv(J) соответствует модели нежесткого ротатора и учитывает взаимодействие между колебательным и вращательным движениями молекулы, так что вращательные постоянные Bv, Dv. .. зависят от уровня колебательного возбуждения V B = Be—ae(v-i-42)+. .., D = De + Av + /2)+. ... здесь индекс е относится к равновесному межъядерному расстоянию двухатомной молекулы. [c.849]

Итак, первым приближением при рассмотрении колебаний атомов в кристалле является гармоническое Ьриближение. В этом приближении полагается, что средние равновесные расстояния между соседними атомами отвечают минимуму кривой U R), причем они соответствуют статической модели кристалла. Атомы колеблются относительно средних положений своих центров тяжести, причем амплитуды колебаний достаточно малы, что позволяет ограничиться учетом квадратичных смещений атомов. Сразу же отметим, что хотя гармоническая модель согласуется со многими экспериментальными данными, некоторые свойства кристаллов, например тепловое расширение, могут быть объяснены лишь при учете эффекта кубичного члена. Такое приближение называют ангармоническим. Оно будет рассмотрено несколько подробнее в конце данной главы. [c.209]

Интересным н важным является вопрос о тепловом расширении ферромагнитных тел. В гл. 4 было показано, что расширение твердых тел при нагревании обусловлено ангармоническим характером колебаний частиц около положений равновесия. У диамагнитных и парамагнитных твердых тел это является единственной причиной их расширения. Обозначим КТР, обусловленный ангармонизмом, через В ферромагнитных материалах дело обстоит сложнее. Изменение температуры приводит к изменению их намагниченности и тем самым к изменению их размеров. Это явление было названо Акуловым термостракцией. Обозначим КТР, обусловленный термострикцей, через а . Полный КТР ферромагнетика равен а = ад + а ,. КТР всегда положителен, КТР Кц, мом ет быть и положительным, и отрицательным. Поэтому результирующий КТР ферромагнетиков может быть положительным, равным нулю я отрицательным. В частности, к ферромагнитным материалам, имеющим отрицательную ферромагнитную составляющую КТР ( м). относятся инвар-ные сплавы. На рис. 11.31 приведена зависимость КТР железоникелевых и железоплатиновых сплавов от их состава. У сплавов, содержащих 36% никеля, КТР примерно в 10 раз меньше, чем у чистого никеля и железа у сплава, содержащего 56% пластины, КТР отрицателен. [c.318]

Мы не станем заниматься общей задачей, касающейся систем со многид и степенями свободы, которые в перво / приближении сводятся к задаче о малых колебаниях (см. гл. 3) мы рассмотрим поподробнее одномерный ангармонический осциллятор, гамильтониан которого задается уравнением [c.184]

ОРБИТА электронная — траектория движения электрона вокруг ядра в атоме или молекуле ОРБИТАЛЬ —волновая функция одного электрона, входящего в состав электронной оболочки атома или молекулы и находящегося в электрическом иоле, создаваемом одним или несколькими атомными ядрами, и в усредненном электрическом поле, создаваемом остальными электронами ОСЦИЛЛЯТОР как физическая система, совершающая колебания ангармонический дает колебания, отличающиеся от гармонических гармонический осуществляет гармонические колебания квантовый имеет дискретный спектр энергии классический является механической системой, совершающей колебания около положения устойчивого равновесия) ОТРАЖЕНИЕ [волн происходит от поверхности раздела двух сред, и дальнейшее распространение их идет в той же среде, в которой она первоначально распросгра-нялась диффузное характеризуется наличием нерегулярно расположенных неровностей на поверхности раздела двух сред и возникновением огражен1 ых волн, идущих во всех возможных направлениях зеркальное происходит от поверхности раздела двух сред в том случае, когда эта поверхность имеет неровности, размеры которых малы по сравнению с длиной падающей волны, а направление отраженной волны определяется законом отражения наружное полное сопровождается частичным поглощением световой волны в отражающей среде вследствие проникновения волны в Э1у среду на глубину порядка длины волны полное внутреннее происходит от поверхности раздела двух прозрачных сред, при котором преломленная волна полностью отсутствует] [c.257]

Разложение величины / по степеням смещений u,j содержит гармонические, т. е. квадратичные, а также ангармонические—кубические и более высокие формы по этим векторам с соответствующими коэф. упругости. Простейшее приближение является квадратичным (см. Динамика кристаллической решётки). Оно диагонализуется в нормальных координатах, что приводит к определению 3v ветвей частот ш.(Л) и ортов, определяющих направления нормальных кол аний системы. Т. к. каждая величина к принимает N дискретных значений, то в гармонич. приближении имеем дело с 3vN независимыми гармонич. осцилляторами, описывающими в данном приближении колебания кристаллич. решётки. Энергия независимых ос-[щлляторов имеет вид [c.586]

При нагревании материала вследствие увеличения подвода энергии частота колебания атомов и межатомные расстояния увеличиваются. На рис. 6.4 показана зависимость энергии взаимодействия двух атомов от расстояния между ними. Если бы потенциальная яма между парой атомов имела точно параболическую форму даже при больших амплитудах колебания, то среднее отклонение двух атомов должно было бы быть одним и тем же, т. е. силы взаимодействия между атомами были бы гармоническими . Твердое тело, для которого характерен только гармонический характер колебания атомов, не должно расширяться при повышении температуры. Причиной теплового расширения является асимметричность кривой энергия взаимодействия — расстояние между атомами и, следовательно, ангармонический характер колебаний атомов в твердом теле. Это означает, что полуамплитуда подъема больше полуамплитуды спада колебаний. Проводя горизонтальные линии на рис. 6.4, можно наглядно показать различие средних значений энергии и, следовательно, различие температур. Увеличение энергии приводит к увеличению среднего расстояния между атомами (линия АВ) и твердое тело должно расширяться. Величина термического расширения зависит от энергии межатомного взаимодействия, т. е. от крутизны и ширины потенциальной ямы. При наличии прочных ковалентных связей, например в алмазе или карбиде кремния или в ионных телах с малым радиусом и высоким зарядом ионов, коэффициент термического расширеня будет низким. В этих случаях наблюдается быстрое изменение потенциальной энергии в зависимости от расстояния между атомами. Для молекулярно-кристаллических тел или полимеров со слабым меж- [c.246]

Словом, квазигармоническое приближение вполне корректно предсказывает ожидаемую картину при умеренно высоких температурах. Вместе с тем вблизи точки плавления кристаллов наблюдается очень резкое ослабление интенсивности дифракционных линий, которое не может быть объяснено теорией идеальной решетки (тепловое расширение и ангармонические эффекты) или развитием в ней точечных дефектов из-за низкой концентрации последних ( 10 — 10 саГ ). с помощью эффекта ]У1ёссбауэра у поликристаллического массивного олова обнаружено отклонение функции 0оо Т) от предсказаний квазигармонической теории даже при умеренных температурах [577]. Согласно анализу [578], это отклонение не может быть обусловлено анагармоничностью колебаний решетки. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...