Молекулярное поглощение и дисперсия ультразвука

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ И ДИСПЕРСИЙ УЛЬТРАЗВУКА 193 [c.193]

Молекулярное поглощение и дисперсия ультразвука [c.193]

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ И ДИСПЕРСИЯ УЛЬТРАЗВУКА 197 [c.197]

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ и ДИСПЕРСИЯ УЛЬТРАЗВУКА 203 [c.203]

Поглощение и дисперсия ультразвука в жидкостях. Релаксационная теория. Распространение звука и особенно ультразвука в жидкостях сопровождается различного рода релаксационными процессами. С одним из типов релаксационного процесса, заключающегося в перераспределении энергии между внешними и внутренними степенями свободы молекул под действием ультразвуковой волны, мы уже встречались при распространении ультразвука в многоатомных газах, где таким процессом объяснялось наличие дисперсии и аномального (молекулярного) поглощения. В жидкостях положение дела обстоит гораздо сложнее, поскольку гораздо сложнее сама структура жидкостей по сравнению с газами и в жидкостях могут иметь место весьма разнообразные релаксационные процессы. [c.290]

Дисперсия и молекулярное поглощение ультразвука [c.193]

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]

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ И ДИСПЕРСИЯ УЛЬТРАЗВУКА 201 реписать в таком виде [c.201]

Для жидкостей, молекулы которых J м eют сложное с ние (в особенности для жидких органических соединений, например для муравьиной кислоты, уксусной кислоты, бензола и пр.), в определённой полосе частот имеет место явление дисперсии и молекулярного поглощения ультразвука. Причина этого явления во многом аналогична причине молекулярного поглощения и дисперсии ультразвука для многоатомных газов. Теория этих явлений была дана Л. И. Мандельштамом и М. А. Леонтовичем. Ряд важных экспериментальных работ по исследованию поглощения ультразвука в различных жидкостях был проделан П. А. Бажулиным. [c.275]

Вопросами дисперсии и молекулярного поглощения ультразвука в многоатомных газах занимались многие советские физики — экспериментаторы и теоретики. Особенно важные работы были выполнены акад. Л. И. Мандельштамом и акад. М. А. Леонтовичем. [c.202]

Что касается частотной зависимости коэффициента поглощений ультразвука, то опыт показывает, что, по крайней мере, в большой области частот отношение ац/г действительно сохраняет постоянное значение. При этом в результате релаксации ( запаздывания) различных молекулярных процессов в некоторой сравнительно узкой области частот, характерной для данной среды, на кривой зависимости от частоты, как и на кривых дисперсии, наблюдаются релаксационные ступеньки, после которых величина ao/v падает до нового постоянного значения, приближающегося к стоксовскому. В качестве примера, Иv лю тpиpyющeгo величину поглощения ультразвука в различных средах, в табл. 6 приведены экспериментальные значения на частотах мегагерцевого диапазона для некоторых жидкостей и газов при нормальном давлении и комнатной температуре, а также значения вычисленные для тех же сред [c.57]

С этого времени в большом количестве проводятся эксперимен тальные и теоретические работы по исследованию дисперсии и пог лощения ультразвуковых волн в газах, а затем и в жидкостях, сре ди которых следует отметить работы Кнезера [9] и Бикара [10] К настоящему времени накопилось очень большое количество ра бот по измерению скорости и поглощения ультразвука в газах, в смесях газов, жидкостях, смесях различных жидкостей, растворах, электролитах, проведенных при разных физических условиях (температура, давление, плотность, фазовые переходы и т. д.). Результаты этих измерений важны не только для изучения молекулярных свойств газов и жидкостей, но также широко используются в технике для контроля протекания различных технологических процессов (по изменению скорости и поглощения звука). Методика этих измерений хорошо отработана и изложена во многих учебниках, поэтому мы не будем ее описывать. Отметим только, что на ультразвуковых частотах современные импульсные, фазовые и в особенности импульсно-фазовые методы позволяют получить относительную ошибку Ас/с 10 —10 , а абсолютное значение с измерять с точностью 10" %. Аппаратурная точность может быть выше, однако точность измерения скорости ограничивается трудностью поддерживать неизменными физические свойства среды (температуру, плотность, однородность, отсутствие потоков и т. д.) и неоднородностями акустического поля абсолютное значение а в области ультразвуковых частот можно измерять с ошибкой 2—5%. Трудности в определении коэффициента поглощения звука по результатам измерений также состоят в необходимости детального учета неоднородности излучаемого акустического поля, дифракционных эффектов, неизменности физических свойств среды. Для газов измерения на частотах выше нескольких МГц (при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре) затруднены из-за очень большого поглощения. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...