Поглощение ультразвука электронное

Исследования последних лет показали, что нек-рыо кинетич. характеристики М. — сопротивление в сильном магнитном поло, поверхностное сопротивление, коэфф. поглощения ультразвука в магнитном поле и др. — могут служить индикаторами электронного энергетич. спектра. Для ряда М. эта задача решена определены формы поверхности Ферми Си, Аи, В и др. [c.200]

Возникновение мнимой части у частоты фонона связано с возможностью затухания фонона с образованием-электронно-дырочной пары. Это затухание можно рассматривать как затухание Ландау для фононов —по аналогии с подобным явлением для плазмонов. В данном случае нет недостатка в электронно-дырочных па- рах, обладающих достаточно низкой энергией. Тем не менее, однако, указанное затухание мало вследствие рассогласования между типичными электронными частотами k-Jo и типичными фононными частотами ks. Величина ыг непосредственно измеряется в опытах по исследованию поглощения ультразвука, и экспериментальные результаты находятся в хорошем качественном согласии с простой теорией. [c.316]

Следует подчеркнуть, что полностью микроскопический подход к исследованию энергетического спектра электронов в твердом теле связан с чрезвычайными математическими трудностями обш,его характера, не специфичными именно для многоэлектронной задачи. Эти трудности возникают и в обычной одноэлектронной теории и связаны с необходимостью решения задачи о движении одного электрона в периодическом поле идеальной решетки. Дело в том, что обычно в коллектив электронов, определяющих электрические, магнитные и др. свойства твердого тела, естественно включать электроны не всех вообще, а лишь одной-двух внешних атомных оболочек. Конкретное разделение на коллектив электронов и атомные остовы зависит, естественно, от природы вещества и характера задачи (см. ниже). Однако вид электронной плотности даже в изолированном атоме обычно не удается представить в простой аналитической форме. В результате приходится либо апеллировать к более или менее грубым приближенным методам, либо иметь дело с уравнением неизвестного вида. По этой причине представляется целесообразным вообще отказаться от полного вычисления энергетического спектра электронов в идеальной решетке, определяя его параметры из опыта. В полупроводниках для этой цели удобно использовать, например, явление циклотронного (диамагнитного) резонанса [2], [3] в металлах успех сулит использование гальваномагнитных данных [1] и исследование поглощения ультразвука в магнитном поле [4]. Динамическая теория при этом должна давать ответ на следующие вопросы [c.158]

Электронное поглощение ультразвука в металлах становится заметным при темп-рах ниже 10 К. В длинноволновой области I (табл. 3) электронное поглощение в основном обусловлено вязкостью электронного газа, коэфф. г к-рой определяется из кинетич. теории [c.54]

Рис. 3. Блок-схема установки для исследования электронного поглощения ультразвука в металлах в магнитном поле при низких температурах.

Поглощение электронов ультразвуком [c.78]

Рис, 3. Зависимости электронного коэффициента поглощения (1) ультразвука ае и изменения скорости звука 2 от величины [c.57]

Рис. 115. Установка для измерения скорости ультразвука и его поглощения импульсным методом. Слева — генератор импульсов и излучатель, справа — приёмник, усилитель и электронный осциллограф.

Частота посылок составляет обычно несколько десятков герц, так что за время от одного импульса до другого ультразвуковые волны, испытав ряд отражений от стенок образца, успевают затухнуть. Зная размеры образца и время развертки и наблюдая за картиной, появляющейся на экране электронного осциллографа, нетрудно определить скорость ультразвука. По спаданию амплитуды последующих отражений определяется поглощение. На рис. 284 приведена полученная С. Я. Соколовым фотография многократного отражения импульсов ультразвуковых волн в пластинке кварца [c.468]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

Для измерения скорости звука предложено много всевозможных приемов, которые основываются на явлении дифракции света на ультразвуке, интерференции звука (интерферометр Пирса) и на импульсном методе измерения скорости ультразвука [283]. Все эти способы дают высокую точность определения скорости звука в обычных условиях, но если необходимо знать скорость звука при любой пониженной температуре, когда вязкость жидкости и вместе с ней поглощение сильно возрастают, применение известных методов измерения скорости звука становится весьма затруднительным или даже в некоторых случаях невозможным [280]. А при изучении рассеяния света в жидкостях при переходе от обычных вязкостей к стеклообразному состоянию нужно знать адиабатическую сжимаемость в любой температурной точке. Поэтому Величкина и автор этой книги [2801 разработали специальный метод измерения, который, как нам представляется, лучше других методов подходит для указанных условий. Разумеется, он может применяться и в других случаях Разработанный метод измерения скорости ультразвука основан на явлении интерференции звуковых волн в плоскопараллельном слое конечной толщины. Прибор, работающий на этом принципе, представляет собой интерферометр Фабри — Перо для звуковых волн. Схематически устройство прибора и блок-схема электронной части показаны на рис. 46а, общий вид прибора — рис. 466. [c.214]

Если пьезоэлектрическую пластину в камере Соколова заменить пироэлектрическим материалом, то распределение зарядов, сканированное электронной схемой и представленное на экране, будет соответствовать распределению температур на пластине. Распределение температур возникает при поглощении энергии ультразвука и соответствует распределению интенсивности ультразвука. [c.301]

Частоты ультразвука, к-рые можно реально генерж ровать в сверхпроводнике, не превышают 10 Гц, намного меньше пороговой частоты 10 Гц,, Поэтому при У —V О в поглощении ультразвука могу1, принимать участив лишь неспаренные электроны (чдсд ло к-рых экспоненциально мало) и в этом случав коаф< поглощения звука оказывается значительно меньше чем в нормальном металле. [c.440]

Естественно, при любой конечной температуре в сверхпроводнике имеются квазичастичные возбуждения, которые влияют на целый ряд свойств. Например, длинноволновая звуковая волна (Аю < 2Дд) не может привести к возбуждению основного состояния, но может быть рассеяна любыми имеющимися квазичастицами. Таким образом, электронный вклад в поглощение ультразвука экспоненциально стремится к нулю при низких температурах и приближается к значению, отвечающему нормальному металлу при приближении 7 к 7 . [c.577]

НЫХ участках своей орбиты. Возможен и другой случай (В), когда на аналогичных участках орбиты электрон движется против поля. В обоих случаях электроны испытывают сильное взаимодействие с приложенным полем. Если уменьшить магнитное поле вдвое, электронная орбита продеформируется таким образом, что на одном ее продольном отрезке электрон будет двигаться вдоль поля волны, а на другом — против поля. Эти два эффекта стремятся скомпенсировать друг друга, и в результате суммарное воздействие оказывается существенно ослабленным. Следовательно, когда мы меняем магнитное поле, звуковая волна последовательно чувствует то сильно, то слабо проводящую среду. Затухание волны непосредственно зависит от э( х))ективной проводимости среды оно оказывается наибольшим, когда среда, так сказать, ее податлива. Таким образом, осцилляция затухания ультразвука как функция магнитного поля дает нам непосредственную информацию о размерах важных электронных орбит в металле, или соответственно о важных сечениях ферми-поверхности. Используя метод стационарной фазы при вычислении коэффициента поглощения, можно убедиться, что эти сечения являются экстремальными. Если мы производим измерения при различных напряженностях магнитного поля, периодически меняя его направление, мы получаем последовательные сечения ферми-поверхности. Соответствующие результаты для ферми-поверхности алюминия приведены на фиг. 41. Несколько иной масштаб по сравнению с ферми-поверхностью для свободных электронов связан с геометрией эксперимента. Подобные эксперименты служат хорошим подтверждением правильности той картины, которую мы нарисовали. [c.139]

Сверхобмен II 296, 297 Сверхпроводимость II 340—369 бесш елевая II 341 (с) вихревые линии II 347—348 длина когерентности II 352 жесткие сверхпроводники II 348 идеальный диамагнетизм II 341 изотопический эффект II 359 (с) и затухание ультразвука II 350, 351 и идеальная проводимость II 345, 352 и инфракрасное поглощение II 350 и поглощение высокочастотного излучения II 349, 350 и триплетное спаривание II 356 (с) квантование потока II 348 (с), 363, 364 концентрация сверхпроводящих электронов II 351 критическая температура II 342, 343 критический ток II 344 [c.409]

BOM сильно поглощается в кристаллах dS за счет межзонног фотовозбуждения электронов. Поэтому авторы обсуждаемых работ считают, что между контактами возникал тонкий проводящий слой в котором и происходило взаимодействие акустической волны с электронами. На рис. 11.16 представлена зависимость коэффициента поглощения (усиления) а от напряженности электрического поля вдоль поверхности при оптимальной проводимости слоя. Как видно, кривая aiE) имеет характер, типичный для акустоэлектронного взаимодействия, и при достаточно больших полях затухание ультразвука сменяется усилением, причем довольно большим — порядка 30 дБ. Подробнее об этих интересных экспериментах см. [97, 98]. [c.83]

Рис. 1. Температурная зависимость электронного поглощения а ультразвука в сверхпроводящем металле 1—всверх-проводящем состоянии

В твёрдых телах Д.с. з. появляется обычно тогда, когда акустич. волна взаихмодействует с к.-л. видами внутренних возбуждений п под её действием возникает изменение состояния электронов, системы спинов, спиновых волн или любой другой системы. Так, напр., при распространении звука в полупроводнике, обладающем пьезоэффектом (напр., dS, ZnO), взаимодействие звуковых волн с электронами проводимости приводит к Д. с. 3. и к поглощению релаксационного типа (а при нек-рых условиях — к усилению звука, см. Усиление ультразвука). Величина Д. с. 3. в этОхМ случае определяется величиной коэффициента электромеханической связи К для данного материала A I q I Положение области частот, в к-рой имеется дисперсия, определяется условием [c.122]

В металлах и полупроводниках, кроме решёточного П. з., описанного выше, а также термоупругого и связанного с внутренним трением, имеется ещё специфич. поглощение, сбя-занное с взаимодействием ультразвука с электронами проводимости. В металлах эти эффекты становятся заметными при темп-рах ниже примерно 10 К. При переходе металла в сверхпроводящее состояние П. 3. уменьшается. При наложении магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость, поглощение возрастает. Взаимодействие УЗ с носителями тока в полупроводнике при наличии внешнего электрич. поля может привести к появлению отрицательного П. з., т. е. к усилению ультразвука. [c.262]

ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИК - - полупроводниковый материал, обладающий пьезоэффектом. При распространении акустич. волны в П. переменные деформации и напряжения вследствие пьезоэффекта приводят к появлению электрич. поля, изменяющегося с той же периодичностью и действующего на электроны проводимости. В результате такого взаимодействия ультразвука с электронами проводимости возникает ряд эффектов, напр, дополнительное поглощение звука в полупроводнике, а также, при определённых условиях, происходит усиление звука (см. Усиление ультразвука в полупроводниках). П. являются кристаллы dS, ZnO, dTe, GaAs, GaSb и др. [c.274]

Среди физич. механизмов, обусловливающих затухание звука в кристаллах, можно выделить следующие рассеяние звука на микродефектах, поглощение, обусловленное термоупругими и тепловыми эффектами, дислокационное поглощение, поглощение, вызванное взаимодействием упругой волны с тепловыми колебаниями кристаллич. решётки — фононами (см. Поглощение звука) , кроме того, в металлах и полупроводниках существует специфич. вид поглощения звука, обусловленный взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, в ферромагнитных кристаллах дополнительное поглощение УЗ обусловлено движением доменных стенок и спин-фононным взаимодействием, в сегнетоэлектрич. кристаллах наблюдается специфич. возрастание поглощения вблизи точки фазового перехода (см. Сегнетоэлектр ичество). [c.296]

Характерный механизм акустич. Р. в газах — обмен энергией меледу поступательными и внутренними степенями свободы молекул. Р. может быть колебательной и вращательной, ири этом звуковая энергия расходуется на возбуждение соответственно колебательных и вращательных степеней свободы молекул. Другие виды Р. в газах и жидкостях электронная, при к-рой возбуждаются электронные уровни структурная, при к-рой под действием УЗ происходит перестройка внутренней структуры жидкости химическая, при к-рой под действием УЗ протекают химич. реакции, и т. п. Акустич. Р. возможна и в твёрдых телах напр., при распространении УЗ в иолуироводниках и металлах акустич. волна нарушает равновесное распределение электронов проводимости, что приводит к поглощению волны (см. Взаимодействие ультразвука с электронами проводимости). [c.304]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...