Диполь в твердом теле

Измерение диэлектрической проницаемости (478). Электронная поляризуемость (478). Ориентационная поляризуемость (482). Ориентация диполей в твердых телах (484). [c.465]

Диполь в твердом теле [c.489]

Диполь в твердом теле может быть двух видов это может быть сфера, вложенная в полость того же радиуса так, что среда может свободно скользить по поверхности сферы, и это может быть сфера, вмороженная в среду и увлекающая за собой среду. Хотя граничное условие в первом случае похоже на граничное условие для жидкой среды, поля в жидкости и в твердом теле будут совершенно различны помимо потенциального поля смещений продольной волны (похожего по форме на поле в жидкости), в твердом теле в обоих случаях появится еще и вихревое поле сдвиговых волн, для которого никакой аналогии в жидкой среде нет. [c.490]

С физической точки зрения это разложение весьма удобно в случае локализованных волновых функций. Такими функциями описываются валентные электроны молекул жидкостей и газов, групп молекул в твердых телах и локализованных парамагнитных ионов. Матрицу плотности можно разложить в комбинированный ряд по степеням Е, Н и УЕ. Средние значения электрического дипольного момента, магнитного дипольного момента и электрического квадрупольного момента можно представить в виде суммы фурье-компонент, каждой из которых соответствует комбинированный ряд по степеням амплитуд электрического и магнитного поля и их градиентов. Эта процедура не представляет принципиальных трудностей, но довольно громоздка. Члены, связанные с магнитным дипольным и электрическим квадрупольным моментами, описывают генерацию второй гармоники в кристаллах с центром инверсии экспериментально этот эффект наблюдался в кальците. Полный перечень всех квадратичных членов для электрического диполя, магнитного диполя и электрического квадруполя недавно был дан Адлером [13]. [c.79]

В гл. IV изложена теория формы одиночной зеемановской резонансной линии в твердом теле, ширина которой определяется диполь-диполь-ными взаимодействиями между спинами. В настоявшей главе будет рассмотрен спектр, структура которого обусловлена очень сильными диполь-дипольными или квадрупольными взаимодействиями. При определенных условиях, например в несовершенных кубических кристаллах или в случае так называемого чисто квадрупольного резонанса для спинов, меньших чем 1 = 2, эта структура может исчезать и будет наблюдаться отдельная линия. [c.203]

Иногда ядерные спины в твердых телах образуют небольшие группы, внутри которых расстояния между спинами заведомо меньше, чем расстояния между соседними группами спинов. Так как диполь-дипольное взаимодействие быстро уменьшается с расстоянием, то в первом прибли-женик можно рассматривать такую группу как изолированную систему и вычислять ее энергетические уровни во внешнем поле Но, Резонансная линия такой системы имеет тонкую структуру, которая значительно усложняется, когда число спинов, составляющих группы, увеличивается. Этот спектр, состоящий из дискретных линий, уширяется вследствие влияния спинов, относящихся к соседним группам, но тем не менее тонкая структура может сохраняться и ее изучение дает более полную информацию, чем простое рассмотрение второго момента резонансной линии. Чтобы проиллюстрировать способ, с помощью которого получается упомянутая информация, рассмотрим несколько примеров. [c.203]

В твердых телах, где ориентация вектора, соединяющего электронный и ядерный спины, фиксирована в пространстве, диполь-дипольное взаимодействие имеет большее значение, чем скалярное, не только потому, что оно значительно сильнее, но также и по следующей причине. Среди различных операторов, содержащихся в выражении для диполь-дипольного взаимодействия, существует оператор [c.353]

Рассмотрим молекулу или группу атомов в твердом теле, которая может более или менее свободно вращаться, и предположим, что условия сужения благодаря движению выполняются в том смысле, что энергия вращения оказывается значительно больше энергии диполь-дипольных взаимодействий, выраженной в частотных единицах. Наибольший вклад в энергию диполь-дипольного взаимодействия обусловлен, вообще говоря (но не всегда), взаимодействием между ядерными спинами внутри молекулы ( внутренние взаимодействия) соответствующий гамильтониан обозначим через Если вращение происходит вокруг одной оси, например вокруг оси шестого порядка в бензоле, перпендикулярной к [c.419]

Электростатическое взаимодействие иона с твердым телом разбивается на два первое — это взаимодействие типа, описанного в 4, т. е. кулоновское взаимодействие ион —ион, ион —диполь, диполь — диполь и т. д. второе — это индуктивное взаимодействие, представляющее собой взаимодействие иона с распределенным зарядом, индуцированным в твердом теле. Энергия [c.178]

Слабые электростатические силы, известные как силы Ван-дер-Ваальса, также могут быть силами сцепления, посредством которых осуществляется связь в твердом теле. Эти силы обусловлены слабым притяжением между мгновенными электрическими диполями, возникающими вследствие движения электронов в атомах и молекулах, усреднение же флуктуаций по времени дает нулевой дипольный момент. И поскольку эти силы притяжения незначительны, связь в молекулярных кристаллах довольно слабая. В качестве примера можно привести связь между атомами инертных газов в твердом состоянии (при низких температурах), а также связь между молекулами в тех органических кристаллах, в которых сохраняются индивидуальные молекулы. Подобные молекулярные кристаллы характеризуются низкими температурами плавления и невысокой прочностью. [c.15]

Из теории твердого тела следует, что при наличии стабильной связи между атомами в трехмерном кристалле, пространственная конфигурация из положительно заряженных ионных остовов и внешних электронов обладает более низким значением полной энергии, чем любая другая конфигурация. Для ковалентной связи важную роль играет угловые направленные связи. Вандерваальсовское взаимодействие существует всегда между близко расположенными атомами или молекулами. С уменьшением расстояния между атомами электронные облака атомов начинают перекрываться, что приводит к ослаблению притяжения. Перекрытие электронных облаков двух атомов с почти заполненными электронными оболочками возможно лишь при переходе некоторых электронов в более высокие квантовые состояния, для чего требуется дополнительная энергия. Перекрытие электронных оболочек приводит к эффектам диполь - дипольного притяжения и отталкивания [15]. [c.159]

Метод отражений. Как указано ранее, формы тела или границы потока в теории потенциальных течений представляются просто поверхностями тока, геометрически подобными очертаниям твердых границ, имеющих практический интерес поскольку задача напряжений сдвига у границы не рассматривается, то никаких трудностей из-за этого представления не возникает, ибо поток не проникает ни через эти поверхности, ни через твердые границы. Однако, как видно из уравнений для функций потенциала или тока, математическое поле беспредельно, и здесь существует кажущееся поле потока по обе стороны любой выбранной поверхности тока, например, в случае моделирования потока, обтекающего шар, исследование уравнений покажет, что неразрывное поле движения распространяется на произвольно большое расстояние, выравниваясь после шарообразной поверхности тока к диполю в центре. Поскольку любое другое замкнутое тело должно также включать особенности, подобным же образом поля потока будут существовать по обеим сторонам границы и поток будет всегда заканчиваться у внутренних особенностей. Эта система внутренних особенностей считается как бы отражением их наружной части. Если может быть найдено расположение, природа и напряжение этих отраженных особенностей, их потенциалы вместе с потенциалами механизмов течения, воспроизводящих наружный поток, дадут полный потенциал для потока вокруг тела. Оценка этих потенциалов, однако, вообще является трудной задачей. Только для случаев шарообразной, круглой или плоской границ имеются способы, пригодные для определения отражений. [c.111]

Таким образом, рассматриваемая линия тока, соответствующая с = 0, состоит из окружности и оси X. Примем эту окружность за контур твердого тела тогда в каждой из меридиональных плоскостей (т. е. проходящих через ось х) будем иметь обтекание окружности радиуса что для пространства соответствует обтеканию шара того же радиуса. Итак, для того чтобы получить обтекание шара заданного радиуса р поступательным потоком с заданной скоростью V, необходимо в этот поток поместить диполь с осью, параллельной V, момент которого вычисляется из последней формулы [c.200]

Для объяснения результатов эксперимента была предложена модель, использующая представления о ротационной неустойчивости пластической деформации [40, 42]. Считается, что хаотическая структура дислокаций деформируемого твердого тела испытывает ротационные перестроения, при которых часть дислокаций собирается в конечные стенки — ротационные элементы (диполи или квадруполи частичных дисклинаций) (см. рис. 4.6, г, ё). Превращение в структуре протекает лавинообразно (по типу фазового перехода [4, И]), так как взаимодействие диполей инициирует зарождение новых диполей в полях напряжений, созданных уже имеющимися диполями (см. п. 4.1). Во время нарастания плотности дисклинационных диполей 6 и уменьшения плотности хаотических дислокаций р изменяются физико-механические свойства материала, в частности, микротвердость, дисперсия упругой деформации и т. д. При дальнейшем увеличении пластической деформации р становится настолько малой, что ее не хватает для поддержания роста упорядоченной структуры. Сами диполи после остановки теряют активность (например, из-за механизмов релаксации (см. рис. 4.10), поэтому плотность 6 активных диполей падает. Вследствие малости количества очагов перестройки хаотические дислокации вновь начинают размножаться под действием внешней нагрузки, вызывая новое изменение физических параметров твердого тела. Дальнейшее увеличение р повторно вызывает лавинообразную перестройку хаотической структуры в ротационную и т. д. Таким образом, возникает колебательный режим в неравновесной двухкомпонентной термодинамической системе (см. 1). [c.136]

Диэлектрик, который всегда берется как полубесконечное кристаллическое твердое тело, можно считать состоящим из атомов с поляризуемостью а. Диполь, индуцированный в атоме, ориентирован вдоль линии поля, его индуцировавшего, и расположен Б центре атома. Из такой модели получается, что поверхность диэлектрика, если рассматривать взаимодействие с внешним полем, представляет собой плоскость, проходящую через центры самых внешних атомов твердого тела. [c.179]

Из сказанного следует, что можно и не замораживать данный малый участок среды, к которому приложена данная сила. Конечно, движение отвердевшего участка отличается от движения жидкого участка, к которому приложены те же сторонние силы жидкий участок деформируется под действием сил, а твердое тело сохраняет свою форму и движется как целое. Тем не менее дипольное излучение в обоих случаях одинаково действительно, замораживание участка жидкости равносильно добавлению сил упругости, препятствующих относительному перемещению частиц данного участка. Но силы упругости — это внутренние по отношению к участку силы, а равнодействующая внутренних сил всегда равна нулю. Несущественна также и форма (малого) участка, по которому распределена сила. Во всех случаях излученное поле определится формулой (102.6) в частности, ось диполя направлена по равнодействующей сил. [c.335]

Если же сторонние силы приложены не к самой среде, а к по-. груженному в нее телу другой плотности, чем среда, то эта сила не будет равна силе диполя и картина излучения будет другой и будет зависеть от того, является ли тело твердым, а если нет,— то от характера распределения сил по телу. Этот вопрос рассмо-трим в 106. [c.336]

Прежде чем приступить к решению той или иной задачи выбирается физическая модель, т.е. четко оговаривается, из каких представлений об изучаемом объекте исходят в данном исследовании. В соответствии с принятой моделью записываются математические соотношения, являющиеся выражением физических законов или определением физических величин, необходимые и достаточные для решения задачи. Затем проводятся математические выкладки, строгие или приближенные, и физический анализ полученных результатов. Упомянем некоторые модельные представления, используемые в общем курсе физики модели материальной точки и абсолютно твердого тела в механике, модель идеального газа в молекулярной физике, модели квазиупругих диполей и молекулярных токов в электромагнетизме, планетарная и квантовая модели атома в атомной физике и т.д. Одна и та же физическая проблема может быть исследована в рамках различных моделей. Более грубая модель часто не в состоянии объяснить все стороны рассматриваемого явления, зато более проста в обращении. Так, например, классическая модель идеального газа, в которой молекулы рассматриваются как частицы, подчиняющиеся ньютоновской механике, позволяет без труда получить уравнение состояния, но приводит к неверной зависимости теплоемкости от температуры. Для решения этой проблемы приходится использовать квантовую модель атома и квантовую статистику. [c.14]

Ориентация диполей в твердых телах. Способность молекулы изменять свою ориентацию в твердом теле сильно зависит от формы молекулы и сил взаимодействия с окружающими ее атомамн (ее окружением). Чем ближе форма молекулы к сферической и чем меньше ее дипольный момент, тем легче и быстрее молекула может изменить свою ориентацию при изменении направления или величины электрического поля. Например, метан (СН4) имеет симметричные неполярные молекулы, которые могут легко и свободно вращаться в твердом состоянии. Достаточно легко вращаются также молекулы водорода (Нг) в твердом водороде. Менее симметричные молекулы, такие как НС1 или Н2О, имеют в твердой фазе несколько устойчивых ориентаций и сравнительно медленно переходят от одной устойчивой [c.484]

В сегнетовой соли возникновение спонтанной поляризации связывается с взаимной ориентацией гидроксильных групп ОН, обладающих дипольным моментом. В ти-танатах поляризация осуществляется смещением ионов титана из центра кристаллич. ячейки и поляризацией (деформацией) ионов кислорода. Т. к. в твердых телах тепловые смещения происходят в небольших объемах коллективно, то с появлением диполей в нек-рых ячейках это смещение направляется по соседним ячейкам уже существующими диполями. Все тело разбивается на области самопроизвольной поляризации (до- [c.163]

В гл. IV было показано, что между ядерными спинами могут сущест-вовать так называемые косвенные спин-спиновые взаимодействия, отличные от обычных магнитных диполь-дипольных взаимодействий с коротким радиусом действия в неметаллических телах. Влияние косвенного спин-спинового взаимодействия проявляется, в частности, при исследованиях резонанса с высоким разрешением в жидкостях, где диполь-дипольные взатодействия в первом приближении усредняются молекулярным броуновским движением, тогда как скалярная часть косвенных взаимодействий остается неизменной. Однако даже в твердых телах, где диполь-дипольные взаимодействия сказываются в полной мере, косвенные взаимо действия могут быть сравнимыми, а для тяжелых атомов много большими, чем диполь-дипольные. Как уже отмечалось выше, косвенные спин-спи-новые взаимодействия можно записать в виде суммы тензорных взаимодействий с равным нулю шпуром [которые обычно (но необязательно) имеют ту же форму, что и диполь-дипольные взаимодействия (отсюда и название псевдодипольные взаимодействия)] и скалярных частей. При некоторых условиях (преимущественный 5-характер электронной волновой, функции вблизи ядра) скалярная часть оказывается более существенной,. [c.402]

Дело в том, что для диполя в жидкой среде на границе сферы имеется только одно граничное условие — совпадение нормальных смещений (или скоростей) сферы и среды = и os 0 (угол отсчитывается от оси осцилляций). Это же требование остается и для осциллирующей сферы в твердом теле, но к нему добавляется еще условие обращения в нуль касательного напряжения на поверхности сферы г = а стге = О (первый случай), либо условие равенства касательных смещений е = — sin 0 (второй случай). Поэтому, взяв скалярный потенциал в таком же виде, как и для жидкости, [c.490]

По спектрам ЯМР можно судить о природе связи в магнитных кристаллах. Величина магнитного поля, действующего на данное ядро, зависит не только от напряженности внешнего поля, но также от локального поля, обусловленного диполь-дипольпым взаимодействием соседних ядер и атомов. Определяя резонансную частоту, нетрудно измерить величину зеемановского расщепления энергетических уровней ядер в данном магнитном поле. По величине расщепления и известным магнитным моментам различных ядер можно определить общую величину поля в области ядра. Исследуя спектры при разной ориентации кристалла по отношению к внешнему магнитному полю, можно получить угловое распределение локального магнитного поля. Зная свойства локального поля, можно определить природу сил связи между атомами и ионами в твердом теле. Например, в антиферромагнетике Мпр2 в локальное магнитное поле вблизи иона Мп " вносят вклад как электроны, участвующие в образовании связи, так и соседние парамагнитные ионы марганца. Вклад р- и 5-электронов в связь и степень ковалентности можно вычислить, так как ионная и ковалентная структуры [c.83]

Сложное Движение частиц, образующих твердое Тело, можно в определенном приближении разложить на сумму нормальных колебаний, каждое из которых обычно характеризует собой волну, расгфостраняющуюся в системе. С этой точки зрения система 1предста1вляет собой совокупность гармонических осцилляторов, причем каждому нормальному колебанию соответствует свой собственный осциллятор. Такого рода колеблющиеся осцилляторы можно рассматривать как квантовую систему диполей, возбуждающих элементарные порции энергии — фононы. [c.42]

Электронная упругая поляризация является наиболее общим видом поляризации. Она наблюдается во всех диэлектриках независимо от их агрегатного состояния (газ, жидкость, твердое тело) и структуры (кристалл, аморфное вещество). Атомы, из которых состоит диэлектрик, под действием внекшего электрического поля превращаются в электрические диполи вследствие того, что [c.278]

Возникновение доменов можно представить себе следующим образом. Взаимодействие между соседними диполями приводит к их упорядочению в кристалле. Это стремление к упорядочению передается от диполя к диполю, так что целые макроскопические области твердого тела становятся поляризованными в определенном направлении. Однако энергетически выгодным является образование не однодоменной структуры, а многодоменной. Однодоменный кристалл создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое, как было отмечено выше, называют деполяризующим (рис. 8.14,а). Из рис. 8.14,6 видно, что уже в двухдоменном кристалле энергия деполяризующего поля меньше. Дальнейшее снижение энергии деполяризации наблюдается при образовании многодоменной структуры (рис. 8.14,е). [c.299]

Расчет энергии связи в кристаллах — безусловно, квантово-механическая задача. Тем не менее установлено, что для некоторых типов твердых тел в достаточно хорошем приближении энергия связи может быть определена и на основе классического рассмотрения. К таким относятся кристаллы, распределение зарядов в которых может быть представлено в виде совокупности периодически расположенных точечных зарядов (ионов) или диполей. Возникающие в этих случаях типы связи называют соответственно ионной или ван-дер-ваальсовой (иногда — дипольной). В то же время сведение квантовомеханической задачи к классической оказалось невозможным в случае, когда плотность электронов в межионном пространстве достаточно велика, и электроны нельзя рассматривать как включенные в точечные (или почти точечные) ионы. Методы определения характеристик связи и физических свойств кристаллов с таким распределением электронов основываются непосредственно на квантовой теории (включая квантовую статистику). Анализ показал, что основными типами связи в этих случаях являются металлическая, характеризующаяся в первую очередь отсутствием направленности, и ковалентная, важным признаком которой является направленность. Помимо этого в последние годы выделяют в особый YHn водородную связь, имеющую важное значение при рассмотрении биологических соет динений. [c.20]

Ионная поляризация (С , Q на рис. 1-1, б) характерна для твердых тел с ионным строением и обусловливается смещением упруго-связанных иоиов. С повышением температуры она усиливается в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, Аз-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении. Время установления ионной поляризации около 10 с.. Ципольно-релаксационная поляризация (С .р, рд.р, Гд.р) для <раткости называется дипольной, отличается от электронной и ион-юй тем, что она связана с тепловым движением частиц. Диполь-1ые молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, частично ориентируются под действием поля, что и является причи-10Й поляризации. [c.19]

Молекулы жидкости, обладающие постоянным диполем, попадая в силовое поле, определенным образом ориентируются в нем и притягиваются к телу противоположно заряженными концами своих диполей. Вслед за образованием монослоя может происходить дальнейшая ориентация молекул. Ведь концы молекул монослоя, обращенные к жидкости, также создают силовое поле, хотя и более слабое по сравнению с полем твердого тела. Однако сила этого поля достаточна, чтобы ориентировать второй слой молекул и т. д. Так происходит построение мультимолекулярного граничного слоя, т. е. слоя, состоящего из многих рядов. [c.136]

Когда источник и сток расположены в разных точках, тогда поверхность потока, окружающая жидкость с этими особенностями, имеет скорее овальную, чем сферическую форму эта общая группа тел известна под названием твердых тел Ренкина. Однако диапазон кривизны, которая может быть воспроизведена простыми источниками, ограничен, так что менее округленные формы доллсны быть образованы линейным или поверхностным распределением источников или диполей. Например, приемлемое приближение дирижабля или корпуса подводной лодки может быть получено объединением равномерного потока с точечным источником и стоками, распределенными вдоль оси непосредственно вниз по течению от источника. Для данной конфигурации хорошо подходит цилиндрическая система координат, а функция тока для объединенного потока получается путем сложения их для равномерного двилсения со скоростью и в направлении оси г, для источника напрял<енкем М в точке возбуждения и для стоков равного напрялсения, распределенных на расстоянии I от точки возбуждения вдоль оси л" [c.91]

Пример 3. Наложение, плоского источника на сток. Диполь на плоскости. Рассмотрим поток, который получается от источника и стока равных расходов. Этот поток интересен по следующей причине. Вспомним первый пример этого параграфа, где было рассмотрено наложение поступательного потока на источник. Если в этом примере взять за контур твердого тела линию D.A.B, которая отделяет жидкость, вытекающую из источника, от всей остальной, то получим картину обтекания пилиндра, для которого линия DAB является направляющей. Полости этого цилиндра уходят в бесконечность. Но еслп на оси абсцисс, правее начала координат, поместить, кроме того, сток с таким же расходом, как и у источника, то вся жидкость, вытекающая из источника, будет поглощаться стоком и линия DAB будет замкнутой, как это представлено на фиг. 75. Правее центра стока здесь будет вторая критическая точка. Две ветви струйки, которая разветвляется в передней критической точке, во второй критической точке вновь [c.182]

П. П. Кобеко и Г. М. Михайлов установили, что у высокомолекулярных органических соединений, у полимеров, состоящих из маломерных звеньев с большим дипольным моментом, обычно наблюдается два температурных максимума tgo один в области низких температур, другой в области высоких температур при низких температурах, вследствие повышения вязкости твердого тела, достижения большой жесткости структуры ориентироваться электрическим полем могут только непосредственно те группы атомов (радикалы), которые обладают дипольным моментом в это вращательное движение не вовлекаются соседние атомы. Максимум в области низких температур получил название диполь-но-радикального. При повышенных температурах вследствие уменьшения вязкости твердого тела, уменьшения жесткости структуры наблюдаются повороты электрическим полем не только самих дипольных радикалов, но и целых звеньев, секторов молекул. Этот высокотемпературный максимум получил название дипольно-эластич-ного максимума. Объяснение каждого максимума 36 [c.36]

Молекулы минеральных масел состоят в основном йз смеси алифатических углеводорЬдов (парафина) или их конечных производных (спирты, сложные эфиры, метолы, кислоты). При температурах ниже точки плавления цепи углеводородов группируются в пакеты, фактически являющиеся кристаллами. Когда кристаллы из жидкой смеси или раствора вырастают на поверхности твердого тела, они ориентируются. Формирование мономолекул проходит согласно основному принципу статической устойчивости, молекулы-диполи должны ориентироваться на поверхности таким образом, чтобы их конфигурация соответствовала устойчивому равновесию. Опыт показывает, что возможна как нормальная, так и касательная ориентация. Нормальная ориентация характерна для полярных молекул, несущих на концах разные группы атомов (например, жирные кислоты). Однако жирные кислоты отличаются тем, что у них ориентация первого молекулярного слоя отличается от ориентации последующих слоев. Касательная ориентация свойственна молекулам, имеющим на концах одинаковые группы атомов (например, эфиры). [c.238]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...