Реферат: Заглушённая камера

З
ЗАГЛУШЁННАЯ КАМЕРА, специ­ально оборудованное помещение для акустич. измерений в условиях, при­ближающихся к условиям свободного открытого пр-ва (в свободном звук. поле). Стены, пол и потолок З. к. по­крываются звукопоглощающими мате­риалами, обеспечивающими практи­чески полное отсутствие отражённых звук. волн. В совр. З. к. заглушающая отделка состоит из клиньев лёгкого пористого материала (стекловолокна), прикреплённых основаниями к сте­нам. В З. к. большого размера удаётся получить поглощение до 99% энергии звук. волны в диапазоне частот от 50 — 70 Гц до самых высоких слышимых частот.

В З. к. проводятся: градуировка измерит. микрофонов, испытания гром­коговорителей, исследования шума машин, трансформаторов и др. объек­тов, определение порога слышимости и др. измерения для целей физиол. акустики.

^ ЗАЖИГАНИЯ ПОТЕНЦИАЛ, наи­меньшая разность потенциалов между электродами в газе, необходимая для возникновения самостоят. разряда, т. е. разряда, поддержание к-рого не требует наличия внеш. ионизаторов. Самостоят. разряд поддерживается за счёт процессов ионизации в межэлект­родном промежутке и в результате электронной эмиссии с катода; интен­сивность этих процессов возрастает с

увеличением разности потенциалов ме­жду электродами. З. п. равен той раз­ности потенциалов, при к-рой интенсив­ность процессов ионизации оказыва­ется достаточной для того, чтобы каж­дая заряж. ч-ца до своего «исчезнове­ния» рождала подобную же ч-цу. Ве­личина З. п. зависит от природы и дав­ления р газа, от материала, формы, со­стояния поверхности электродов и от расстояния d между ними. В однородном электрич. поле З. п. зависит от об­щего числа атомов газа в промежутке между электродами, т. е. от произве­дения pd (см. Пашена закон).



^ Зависимость потен­циала зажигания U3от pd для разл. газов (р — в мм рт. ст., d — в см).


Для разл. газов кривые Пашена приведены на рисунке. Сильное влияние на вели­чину З. п. оказывает наличие даже незначит. примесей к осн. газу, запол­няющему систему (см. Пеннинга эф­фект), а также образование на по­верхности катода тонких плёнок чуже­родных атомов. Действие внеш. ионизирующих факторов (напр., радиоакт. излучения) в разрядном промежутке или на поверхностях электродов сни­жает З. п. См. также ст. Электриче­ские разряды в газах и лит. при ней.

^ ЗАМЕДЛЕНИЕ НЕЙТРОНОВ, умень­шение кинетич. энергии нейтронов в результате многократных столкнове­ний их с ат. ядрами. Механизм З. н. зависит от энергии нейтронов. Доста­точно быстрые нейтроны расходуют энергию гл. обр. на возбуждение ядер. При уменьшении энергии со­ударения нейтрона с ядром становят­ся упругими. При одном упругом со­ударении нейтрон теряет в ср. долю своей энергии, тем большую, чем легче ядро (для водорода — половину). По­следний этап З. н., наз. термализацией, заканчивается установлением равно­весия между нейтронным газом и за­медляющей средой. Образующиеся теп­ловые нейтроны играют важную роль в науке и технике, и прежде всего в ядерном реакторостроении (см. Ядер­ный реактор).

• См. лит. при ст. Нейтронная физика.

^ ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА (замед­ляющая структура), устройство, фор­мирующее и направляющее медленные эл.-магн. волны, фазовая скорость к-рых меньше скорости света с. С мед­ленными волнами возможно синхрон-

193


ное вз-ствие движущихся заряж. ч-ц, что и определяет осн. применение З. с.: в сепараторах и ускорителях за­ряж. ч-ц, в электронных приборах СВЧ, осциллографич. трубках и др. З. с. применяется также в кач-ве со­гласующих элементов в антеннах.

В кач-ве З. с. используются диэлектрич. радиоволноводы, канализи­рующие поверхностные волны, и обыч­ные волноводы, заполненные средой с большой диэлектрич.  и магнитной 



Рис. 1. Периодические замедляющие систе­мы: а — встречно-штыревого типа; б — типа диафрагмированного волновода; в — типа фильтра нижних частот. Пунктир — ось пролётного канала.


проницаемостями. Однако такие З. с. (регулярные) применяются редко (в осн. в антеннах) из-за невозможности больших замедлений волн при малых потерях энергии. Более употребитель­ны периодич. З. с. (рис. 1), в к-рых замедление обусловлено переизлуче­нием поля на периодически (с перио­дом d) расположенных препятствиях или искажениях формы боковой по­верхности (перегородки, диафрагмы, гофрировка и т. п.). При этом ампли­туда волны А (г) испытывает периоди­ческую пространств. модуляцию (тео­рема Флоке):

A(z+d)eit-kz)=A(z)ei[t-k(z-d)],

где —частота, k — волновое число. Разложение периодич. ф-ции А(z) в ряд Фурье позволяет представить это эл.-магн. поле в виде бесконечного набора пространств. гармоник



бегущих с разл. фазовыми скоростями vn=/k+2/d.

Заряж. ч-цы, движущиеся в перио­дич. З. с. со скоростью vn, синхронно взаимодействуют с той гармоникой, скорость к-рой близка к скорости ч-ц vn. Роль же др. гармоник несущест­венна, т. к. в среднем (за период коле­баний) они не обмениваются энергией с ч-цами. Периодич. З. с. свойственно наличие частотных полос запи­рания (d/vm, m=±1, ±2), когда k оказывается комплексной ве­личиной. Прохождение волны через З. с., если её частота находится внутри полосы запирания, возможно толь­ко благодаря туннельному эффекту. В электронных СВЧ приборах и др. устройствах применяются спиральные З. с. (рис. 2), обладающие малой дис­персией. Это проводник, намотанный по винтовой линии (однозаходная спи­раль). Замедление волн в такой спи­рали не зависит от частоты  волны и определяется только геом. парамет­рами — отношением длины витка спи­рали (l) к его шагу (h): c/v=l/h. Это



^ Рис. 2. Однозаходная спиральная замедляю­щая система.


связано с увеличением пути прохож­дения волны, распространяющейся со скоростью света вдоль провода и как бы замедленно — вдоль оси спирали. Одновременно происходит и уменьше­ние групповой скорости, что исполь­зуется в линиях задержки импульсных сигналов. Часто применяются также и многозаходные спиральные З. с., в к-рых число замедленных мод равно числу заходов в спирали.

• С и л и н Р. А., Сазонов В. П., За­медляющие системы, М., 1966; Справочник по диафрагмированным волноводам, М., 1969; Ф р а д и н А. З., Антенно-фидерные устройства, М., 1977.

Н. Ф. Ковалёв.

^ ЗАМЕЩЕНИЯ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ,

приём исключения систематич. по­грешностей измерений, вызываемых погрешностями измерит. прибора, слу­жащего для сравнения измеряемой величины с мерой. При З. м. и. значе­ние измеряемой величины находят не непосредственно по показанию изме­рит. прибора, а по значению меры, подбираемой или регулируемой так, чтобы при замещении ею измеряемой величины показания измерит. прибо­ра остались прежними. Напр., при взвешивании тела на рычажных весах его снимают с чашки и замещают ги­рями, суммарная масса к-рых равна массе тела, при этом весы дадут преж­нее показание (метод Борда, см. Взве­шивание). З. м. и. широко применяет­ся при измерениях электрич. величин, для к-рых созданы меры (напр., со­противления, ёмкости, индуктивности, см. Меры электрических величин).

^ К. П. Широков.

ЗАПАЗДЫВАНИЕ ТЕКУЧЕСТИ (за­держка текучести), явление, к-рое характеризуется тем, что при мгно­венном (очень быстром) приложении напряжения, превышающего предел текучести при статическом (очень мед­ленном) нагружении, пластич. дефор­мация возникает не тотчас, а по исте­чении нек-рого промежутка времени — т. н. периода З. т. Если напряжение снято до истечения периода З. т., остаточных деформаций не возникает, т. е. в течение периода З. т. материал деформируется упруго. Чем больше приложенное напряжение, тем меньше

период З. т. Величина периода З. т. изменяется от неск. мс при напряже­нии порядка (и выше) статич. предела прочности до неск. мин при напря­жениях порядка статич. предела теку­чести. З. т. чётко выражено в матери­алах, у к-рых на диаграмме растяже­ния есть площадка текучести (см. Предел текучести). Изучение З. т. важно для оценки прочности конст­рукций при воздействии на них динамич. нагрузок (ударов, взрывов и т. п.).

В. С. Ленский.

^ ЗАПАЗДЫВАЮЩИЕ ПОТЕНЦИА­ЛЫ, потенциалы эл.-магн. поля, учи­тывающие запаздывание изменений по­ля в данной точке пр-ва по отношению к изменению зарядов и токов, создаю­щих поле и находящихся на нек-ром расстоянии от рассматриваемой точки. Потенциалы электромагнитного по­ля характеризуют это поле наряду с напряжённостями электрич. и магн. полей (Е и Н). Если в момент времени t происходит изменение распределе­ния зарядов или токов, то на расстоя­нии R от них, вследствие конечности скорости с распространения эл.-магн. поля, это изменение проявится с нек-рым запозданием. Поэтому в рас­сматриваемой точке значение потен­циалов эл.-магн. поля в момент t опре­деляется плотностями тока и заряда источника поля в момент времени =t-R/c, где R/c — время запаздыва­ния. Если заряды и токи непрерывно распределены в нек-ром объёме пр-ва, то З. п. определяются интегрировани­ем по этому объёму элементарных З. п., создаваемых зарядами и токами в отдельных очень малых его областях.

• Тамм И. Е., Основы теории электри­чества, 9 изд., М., 1976.

^ ЗАПАС ПРОЧНОСТИ в сопротивлении материалов, определяет соотношение между расчётной нагрузкой, обеспечи­вающей безопасную эксплуатацию кон­струкции или сооружения, и макс. нагрузкой, к-рая теоретически допу­стима. В зависимости от назначения объекта и условий его функциониро­вания пользуются разл. определения­ми и значениями коэфф. З. п.

1) Коэфф. З. п. по напряже­ниям — отношение допустимого на­пряжения (предела прочности, пре­дела текучести, предела выносливости при перем. нагрузках) к наибольшему напряжению при заданном типе на­грузок.

2) Коэфф. З. п. по предель­ным нагрузкам — отношение нагрузки, при к-рой конструкция те­ряет несущую способность, к расчёт­ной нагрузке.

3) Коэфф. З.п. по предель­ной деформации — отношение нагрузки, вызывающей в конструкции в целом или в к.-л. её элементе макси­мально допустимую характерную де­формацию (прогиб, изменение расстоя­ния между узлами и т. п.), к расчётной нагрузке.

Назначение коэфф. З. п.— учиты­вать механич. св-ва материала, веро-

194


ятность возникновения случайных пе­регрузок, степень достоверности рас­чёта и исходной информации, возмож­ность непредвиденных дефектов (уса­дочные раковины, выбоины и др.). Выбор значения коэфф. З. п. учиты­вает необходимость экономии матери­ала и в ряде случаев связан с пробле­мой создания конструкции мин. веса (напр., косм. аппаратов, самолётов). Наименьшими значениями коэфф. З. п. пользуются в объектах разового крат­ковременного назначения; наиболь­шими — в конструкциях долговремен­ного использования, особенно при динамич. нагрузках.

В. С. Ленский.

^ ЗАПАС УСТОЙЧИВОСТИ, определяет степень удалённости величины дейст­вующих на конструкцию нагрузок от их предельных, критич. значений, при к-рых происходит потеря устой­чивости и несущая способность конст­рукции исчерпывается (см. Устойчи­вость упругих систем). Отношение критич. нагрузки к фактически дейст­вующей на конструкцию наз. коэфф. З. у. Выбор надлежащего З. у. за­труднён тем, что невозможно точно учесть ряд факторов, влияющих на ве­личину критич. нагрузок. Напр., для наиболее полно изученного случая — потери устойчивости продольно сжа­тым стержнем — такими факторами явл. нецентральность приложения на­грузки, нач. кривизна стержня и не­однородность материала. При расчёте реальных условий работы конструк­ций влияние дополнит. факторов обычно компенсируют введением по­правочного коэфф., учитывающего ве­роятность наличия дефектов.

^ ЗАПИРАЮЩИЙ СЛОЙ, область в полупроводнике вблизи контакта с ме­таллом или с ПП другого типа прово­димости (см. Электронно-дырочный пе­реход), обеднённая осн. носителями. Толщина З. с. d в случае р — n-перехода равна:



где е — заряд эл-на,  — диэлектрич. проницаемость, U/к — контактная разность потенциалов, U — внеш. на­пряжение, n0 — концентрация эл-нов проводимости в n-области, р0 — кон­центрация дырок в р-области. Напр., для р — n-перехода в Si, где Uк=1В при n0=p01015, d=2 мкм. Для кон­такта металл — электронный ПП или металл — дырочный ПП d определяет­ся по ф-ле (*), в к-рой положено p0<<n0 или p0>>n0.

• Б о н ч-Б р у е в и ч В. Л., Калаш­ников С. Г., Физика полупроводников, М., 1977. ^ Э. М. Эпштейн.

ЗАПРЕЩЕННАЯ ЗОНА (энергетиче­ская щель), область значений энер­гии, к-рые не могут иметь эл-ны в идеальном кристалле (см. Зонная теория). У полупроводников и диэлек­триков под З.з. обычно понимают область энергий между верх. уровнем (потолком) валентной зоны и ниж. уровнем (дном) проводимости зоны.

^ ЗАПРЕЩЕННЫЕ ЛИНИИ, спект­ральные линии в спектрах оптиче­ских атомов (и др. квант. систем), по­являющиеся при нарушении отбора правил. Возникают при запрещённых излучательных квантовых переходах из возбуждённого метастабильного со­стояния в нормальное. Вероятность та­ких переходов не равна нулю, но зна­чительно ниже вероятности разрешён­ных переходов, поэтому интенсивность их значительно меньше интенсивности разрешённых линий. Чаще же квант. система переходит из возбуждённого метастабильного состояния в нормаль­ное без излучения, теряя энергию возбуждения в результате столкновит. процессов. Однако в разреженных газах, где ср. промежуток времени между столкновениями ч-ц сравним с временем жизни атома на метастабильном уровне или больше него, атом может перейти в норм. состояние до столкновения, испуская при этом фотон. Такие переходы обусловливают появление интенсивных З. л. в спект­рах космических газовых туманно­стей, верхних слоев атмосферы и др.

^ ЗАРЯД ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, см. Электрический заряд.

ЗАРЯД ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ, см. Элементарный электрический заряд.

ЗАРЯДА СОХРАНЕНИЯ ЗАКОН, один из фундаментальных строгих законов природы, состоящий в том, что ал­гебр. сумма электрич. зарядов любой замкнутой (электрически изолирован­ной) системы остаётся неизменной, ка­кие бы процессы ни происходили вну­три этой системы. Установлен в 18 в.

Открытие эл-на, являющегося но­сителем отрицат. электрич. заряда, и протона, обладающего таким же по величине положит. зарядом, доказа­ло, что электрич. заряды существуют не сами по себе, а связаны с ч-цами (заряд является внутр. св-вом ч-ц). Позднее были открыты и др. элем. ч-цы, несущие положит. или отрицат. заряд, равный по величине заряду эл-на. Т. о., электрич. заряд дискре­тен: заряд любого тела составляет це­лое кратное от элементарного электри­ческого заряда.

Поскольку каждая ч-ца характери­зуется определённым, присущим ей электрич. зарядом, в области физ. явлений, в к-рой не происходит взаи­мопревращений ч-ц, З. с. з. можно рассматривать как следствие сохране­ния числа ч-ц. Так, при электризации макроскопич. тел число заряж. ч-ц не меняется, а происходит лишь их пере­распределение в пр-ве: заряж. ч-цы переносятся с одного тела на другое.

В физике элем. ч-ц, для к-рой харак­терны процессы взаимопревращений ч-ц, число ч-ц не сохраняется — одни ч-цы исчезают, другие рождаются, но при этом З. с. з. всегда строго вы­полняется: суммарный заряд остаётся неизменным при всех вз-ствиях и пре­вращениях ч-ц. Рождение «новой» заряж. ч-цы возможно лишь либо при одноврем. исчезновении «старой» ч-цы

с таким же зарядом, либо в паре с др. ч-цей, имеющей заряд противополож­ного знака (напр., в процессе рождения пары частица-античастица); при этом во всех таких превращениях должны выполняться др. законы сохранения— энергии, кол-ва движения и т. д.

З. с. з. вместе с законом сохранения энергии «объясняет» устойчивость эл-на. Эл-н (и позитрон) — самая лёг­кая из заряж. ч-ц, поэтому он ни на что не может распасться: распад на более тяжёлые заряж. ч-цы (напр., мюон, -мезон) запрещён законом со­хранения энергии, а распад на более лёгкие нейтр. ч-цы (фотон, нейтрино) запрещён З. с. з. О точности, с к-рой выполняется З. с. з., можно судить по тому, что эл-н не теряет своего заряда по крайней мере за 5•1021 лет.

^ ЗАРЯДОВАЯ ЧЁТНОСТЬ (С-чётность, С), квантовое число, характеризую­щее поведение истинно нейтральной частицы (или системы ч-ц) в процес­сах, вызванных эл.-магн. или силь­ным вз-ствием. Понятие З. ч. возни­кает в результате того, что эти вз-ствия не меняются при операции зарядового сопряжения. При зарядовом сопряже­нии истинно нейтр. система остаётся сама собой, поэтому её волн. ф-ция либо не изменяется, либо меняет знак. В первом случае З. ч. положительна, во втором — отрицательна, то есть З. ч. определяется поведением волн. ф-ции относительно операции заря­дового сопряжения. В любых процес­сах, вызванных эл.-магн. или сильным вз-ствием, З. ч. сохраняется. Т. к. волн. ф-ция системы, состоящей из не­зависимых подсистем, равна произве­дению волн. ф-ций этих подсистем, З. ч. истинно нейтр. системы, распа­дающейся на неск. др. истинно нейтр. систем, равна произведению З. ч. этих систем (следовательно, З. ч. явл. муль­типликативным квант. числом). З. ч. фотона отрицательна (это видно хотя бы из того, что при зарядовом сопря­жении, когда меняются знаки элект­рич. зарядов, изменяются на обратные и направления эл.-магн. полей), а °- и °-мезонов, распадающихся на два -кванта, положительна (поэтому сохранение З. ч. запрещает распад ° и ° на нечётное число -квантов). З. ч. связанной системы электрон-позитрон — позитрония (как и любой системы из фермиона и антифермиона) равна (-1l)J+l(*), где J — суммарный спин обеих ч-ц, l — орбит. момент их относит. движения. В нижнем энергетич. состоянии Z=0 (парапозитроний), так что З. ч. пары е+ е- положитель­на, и поэтому система может распасть­ся в результате аннигиляции эл-на с позитроном на два -кванта; при l=1 (ортопозитроний) З. ч. отрицательна, и пара электрон-позитрон в этом со­стоянии может аннигилировать только с образованием нечётного числа (обыч­но трёх) -квантов. Такое различие

195


в способах распада приводит к боль­шому различию во временах жизни орто- и парапозитрония.

Из кварковой модели строения адронов и ф-лы (*) следует (в согласии с опытом), что З. ч. мезонов °, ,' — положительна; а °,, , J/ Y— отрицательна.

• См. лит. при ст. Элементарные частицы.

С. С. Герштейн.

^ ЗАРЯДОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ (С), опе­рация замены всех ч-ц, участвующих в к.-л. вз-ствии, на соответствующие им античастицы. Опыт показывает, что сильное и эл.-магн. вз-ствия не меняются при З. с., то есть сильные и эл.-магн. вз-ствия ч-ц и античастиц, находящихся в тех же состояниях, одинаковы. Это означает, что для лю­бого процесса, происходящего с к.-л. ч-цами под действием сильного или ал.-магн. вз-ствия, существует в точ­ности такой же процесс для их анти­частиц.

Симметрия законов сильного и эл.-магн. вз-ствий относительно замены ч-ц на античастицы приводит к тому, что для истинно нейтральных частиц (или систем) сохраняется особая ве­личина — зарядовая чётность. В сла­бом взаимодействии, обусловливаю­щем, в частности, большинство распа­дов ч-ц, отсутствует симметрия отно­сительно З. с. Поэтому, напр., геом. хар-ки распада ч-ц отличны от хар-к распада соответствующих античастиц: если продукты распада ч-цы вылетают преим. в одну сторону, то продукты распада античастицы — в противопо­ложную сторону. В процессах слабого вз-ствия отсутствует также зеркаль­ная симметрия — симметрия между «правым» и «левым» направлениями в пр-ве (см. Пространственная инвер­сия). См. также Комбинированная ин­версия. С. С. Герштейн.

^ ЗАРЯЖЕННЫЙ ТОК, ток в квант. теории поля, изменяющий на единицу электрич. заряды ч-ц (в отличие от нейтрального тока, не меняющего заряды). З. т. входит в лагран­жиан слабого взаимо­действия и состоит из лептонной и адронной частей. Напр.,

-распад нейтрона n p+e-+v^e опи­сывается вз-ствием лептонного и адронного З. т. В этом процессе изменя­ются заряды как в лептонной (e-v^e), так и в адронной (пр) вершинах Фейнмана диаграммы (рис.).

^ ЗАТУХАНИЕ ЗВУКА, уменьшение амплитуды и, следовательно, интен­сивности звук. волны по мере её рас­пространения. З. з. обусловлено неск. причинами: 1) т. н. расхождением волны, связанным с тем, что на боль­ших расстояниях от источника поток излучаемой звук. энергии по мере распространения распределяется на всё увеличивающуюся волн. поверхность, и соответственно уменьшается интенсивность звука.



Для сферич. волны амплитуда убывает пропорц. 1/r, для цилиндрич. волны — пропорц. 1/r. 2) Рассеянием звука на препятст­виях в среде и её неоднородностях, размеры к-рых малы или сравнимы с длиной волны (напр., в газах это жид­кие капли, в водной среде — пузырьки воздуха, в тв. телах — разл. инород­ные включения или отд. кристаллиты в поликристаллах), а также на не­ровных и неоднородных границах сре­ды. 3) Поглощением звука, к-рое про­исходит в результате необратимого пе­рехода энергии волны в др. виды энер­гии (преим. в теплоту). При З. з., обусловленном рассеянием и поглоще­нием, амплитуда убывает с расстояни­ем r по закону е-r , где  — коэфф. З. з.

^ ЗАТУХАНИЕ КОЛЕБАНИЙ, умень­шение амплитуды колебаний с течени­ем времени, обусловленное потерей энергии колебат. системой. Простей­шим механизмом убыли энергии коле­бания явл. превращение её в теплоту вследствие трения в механич. системах и омич. потерь в электрич. системах. В последних З. к. происходит также в результате излучения эл.-магн. энер­гии. Закон З. к. определяется св-вами системы. Наиболее изучено З. к., обусловленное уменьшением энергии, пропорциональным квадрату скорости движения в механич. системе или квад­рату силы тока в электрич. системе; это справедливо для линейных сис­тем.



^ Затухание колеба­ний: A0 — первонач. амплитуда; Т — период.


В этом случае З. к. имеет экспо­ненциальный хар-р, т. е. размахи ко­лебаний убывают по закону геом. прогрессии (рис.).

Затухание нарушает периодичность колебаний, поэтому они уже не явл. периодич. процессом и, строго говоря, к ним неприменимо понятие периода или частоты. Однако если затухание мало, то можно условно пользоваться понятием периода как промежутка времени между двумя последующими максимумами колеблющейся физ. ве­личины (тока, напряжения, размаха колебаний маятника и т. д.). Относит. уменьшение амплитуды колебаний за период характеризует декремент за­тухания. • См. лит. при ст. Колебания.

ЗАЩИТА от ионизирующих излуче­ний, а) совокупность мер, обеспечи­вающих снижение уровня облучения работающих вблизи источников излу­чения до предельно допустимых доз (ПДД) — наибольшее значение дозы облучения за год, не вызывающее при

равномерном воздействии в течение 50 лет неблагоприятных изменений в состоянии здоровья персонала; б) за­щитные сооружения. Проблема З. включает два аспекта: 1) З. от внеш. излучения закрытых источников (радиоакт. препараты, ядерные реакторы, рентгеновские трубки, ускорители и др.); 2) З. биосферы от загрязнения радиоакт. в-вами (отходы яд. пром-сти, испытания яд. оружия, работа с от­крытыми источниками).

З. от внешних потоков -и -частиц не представляет трудностей, т. к. они быстро теряют энергию в среде. Для полного поглощения -частиц, испус­каемых радионуклидами, достаточно листа бумаги, резиновых перчаток или слоя воздуха в 8—9 см; для поглоще­ния эл-нов — неск. мм алюминия. Гамма-излучение и нейтроны явл. наи­более проникающими. Ослабление не­рассеянного -излучения и нейтрон­ного (узкие пучки) в З. происходит экспоненциально:

Jd=J0e-d/, (*)

где Jd и J0 — интенсивности излуче­ния за З. толщиной d и без З., , — толщина материала, ослабляющая ин­тенсивность в е раз, наз. длиной ре­лаксации (зависит от энергии ч-ц и материала, применяемого для З., табл. 1).

Табл. 1. ДЛИНЫ РЕЛАКСАЦИИ  ДЛЯ -KBAHTOB С ЭНЕРГИЕЙ 1 МэВ В РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ



Для учёта излучения, рассеянного в З. (широкие пучки), в ф-лу (*) вво­дится сомножитель, наз. факто­ром накопления (отношение интенсивности или мощности дозы рас­сеянного и нерассеянного излучений к мощности дозы падающего излучения), зависящий от энергии, геометрии и угл. распределения излучения источ­ника, компоновки, состава и размеров З., а также от взаимного расположе­ния источника, детектора и З. Величи­на этого сомножителя может достигать для фотонов неск. сотен. Для нейт­ронов рассеянное излучение обычно учитывают, заменяя  на ' в ф-ле (*). В оценке ' учтено рассеяние нейт­ронов в защитном слое (табл. 2).

Гамма-кванты лучше поглощаются материалами, содержащими элементы с большими ат. номерами ^ Z (Pb, Fe и т. п.); нейтроны — водородсодержащими в-вами (вода, парафин, гидриды металлов, бетон и т. п.). Для замедле­ния нейтронов с энергией, большей 1 МэВ, используют в-ва с большими Z (на ядрах происходят неупругие рас­сеяния нейтронов). Т. к. в природе нет элементов, одинаково хорошо ослаб­ляющих потоки -квантов и нейтро­нов, то З. от смешанного - и нейтрон-

196


Табл. 2. ДЛИНЫ РЕЛАКСАЦИИ НЕЙТРОНОВ ДЕЛЕНИЯ С ЭНЕРГИЕЙ >3 МэВ В РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ ТОЛЩИНОЙ 30 — 60 см



ного излучения делают из смеси в-в с малыми и большими Z (напр., железо-водные среды). По конструктивным и экон. соображениям З. стационарных установок обычно выполняют из бето­на. При этом учитывается вклад в поле излучения за З. вторичного излуче­ния, напр, -излучения в результате радиационного захвата нейтронов, тормозного излучения, образующегося при вз-ствии заряж. ч-ц с в-вом. Для уменьшения захватного излучения в З. добавляют 10В, ядра к-рого при по­глощении нейтронов образуют заряж. ч-цы и мягкое -излучение.

З. биосферы сводится к спец. мерам снижения концентраций радиоакт. в-в в воде и в воздухе до предельно до­пустимых нормами радиац. безопас­ности. З. может осуществляться также с помощью в-в, вводимых в организм человека и животных до или во время облучения. Нек-рые из них повышают общую сопротивляемость организма (липополисахариды, сочетания амино­кислот и витаминов, гормоны, вакци­ны) за счёт повышения активности системы гипофиз — кора надпочечни­ков, увеличения способности крове­творных клеток к размножению и др. Другая группа радиозащитных в-в (радиопротекторы) преду­преждает изменения в чувствит. орга­нах и тканях.

• Г у с е в Н. Г., Машкович В. П., Суворов А. П., Защита от ионизирую­щих излучений, т. 1, М., 1980; Руководство по радиационной защите для инженеров, пер. с англ., т. 1, М., 1972; К и м е л ь Л. Р., М а ш к о в и ч В. П., Защита от ионизирую­щих излучений. Справочник, 2 изд., М., 1982.

^ В. П. Машкович.

ЗВЁЗДЫ, в обычном (стационарном) состоянии раскалённые газовые (плаз­менные) шарообразные небесные тела, находящиеся в гидродинамич. и теп­ловом равновесии. Гидродинамич. рав­новесие обеспечивается равенством сил тяготения и сил внутр. давления, дей­ствующих на каждый элемент массы З. Тепловое равновесие соответствует равенству энергии, выделяемой из недр З., и энергии, излучаемой с её поверхности. З. (кроме ближайшей З.— Солнца) находятся на столь боль­ших расстояниях от Земли, что даже в самые сильные телескопы видны как светящиеся точки разл. яркости и цве­та. Осн. видимая хар-ка З.— её блеск, к-рый определяется мощностью излу­чения (светимостью) З. и расстоянием до неё.

Осн. параметрами состояния З. явл. светимость ^ L, масса M} и радиус R. Их численные значения принято выра­жать в солн. ед. (Lсолн=3,86•1033 эрг/с,

Mсолн=1,99•1033 г, Rсолн=6,96•1010 см). Значения масс З. заключены в преде­лах от ~0,03 до ~60Mсолн. Светимости стационарных З. лежат в интервале от ~10-4 до 105lсолн, а радиусы — от ~10 км (нейтронные звёзды) до —103 rсолн (сверхгиганты). З. представляют

большой интерес для физики, т. к. в них реализуются условия, недо­стижимые в земных лабораториях (темп-ры до 109 К, плотности до 1014 г/см3, магн. поля напряжённостью до 1014 Э), и наблюдаются характер­ные для этих условий процессы. Ог­ромную информацию даёт изучение спектров З. (определение их хим. сос­тава, темп-ры поверхности, магн. по­лей, скоростей движения и вращения, расстояний до З.).

З. по состоянию в-ва в недрах раз­деляют на три главные группы: 1) нормальные З., гидростатич. равновесие к-рых поддерживается дав­лением классической идеальной плаз­мы, существующей благодаря термич. ионизации атомов (эффекты неидеаль­ности становятся важными только в З. малой массы 0,5Mсолн); 2) белые кар­лики, к-рые удерживаются в равнове­сии фермиевским давлением эл-нов вырожденной плазмы (ионизованной даже при низких темп-pax давлением); 3) нейтронные З. с высокой ср. плот­ностью (1012 г/см3), при к-рой ферми энергия эл-нов столь высока, что энергетически выгоден процесс нейтронизации вещества, т. е. слияние протонов и эл-нов, из-за чего в-во внеш. слоев З. состоит из ядер, обога­щённых нейтронами, а внутренних — из свободных нейтронов (с малой при­месью протонов и эл-нов).

Осн. источник излучения З. (фотон­ного и нейтринного, а также корпус­кулярного) — реакции термояд. син­теза (см. ^ Термоядерные реакции). На непродолжит. стадиях перехода от одной реакции к другой, сопровождаю­щихся сжатием З., существенным ста­новится также выделение потенциаль­ной гравитац. энергии. Наиболее энер­гетически эфф. процессом, идущим при самой низкой темп-ре (~107 К), явл. процесс превращения водорода в ге­лий. Поскольку водородный цикл ре­акций обязательно содержит к.-л. ре­акцию, идущую по слабому взаимодей­ствию, этот процесс явл. и самым мед­ленным. Поэтому б. ч. наблюдаемых З. находится в стадии водородного горе­ния в центре. При данном хим. составе условия теплового и механич. равнове­сия дают для этих З. однозначную

связь светимости, массы и радиуса. Вследствие этого на диаграммах «све­тимость — темп-pa поверхности» и «масса — радиус» большинство З. группируется вдоль определ. линии, т.н. главной последова­тельности. После выгорания водорода в центре, сжатия ядра и по­вышения его темп-ры (см. Вириала теорема) становится возможным (при достаточно большой массе З.) горение всё более тяжёлых элементов (повыше­ние темп-ры создаёт условия для пре­одоления более высокого, чем у водо­рода, кулоновского барьера при слия­нии тяжёлых ат. ядер).

Б. ч. своей жизни З. находятся в стационарном состоянии (напр., све­тимость Солнца примерно постоянна уже неск. млрд. лет). Равновесность З. при непрерывной потере энергии обус­ловлена сильным различием характер­ных времён протекающих в них про­цессов. Время установления механич. равновесия определяется отношением (радиус/ср. скорость звука), равным 103•-1/2с (для Солнца ~1 ч); время диффузии фотонов от центра к поверх­ности определяется отношением (гра­витац. энергия/светимость), равным для Солнца ~3•107 лет; время термо­яд. эволюции ~10-3M с2/L (для Солн­ца ~1010 лет).

Нарушение механич. равновесия, напр. снижение давления в З., приво­дит к сжатию З. и превращению части гравитац. энергии в теплоту. В резуль­тате внутр. давление возрастает, ме­ханич. равновесие восстанавливается. З. представляют собой, т. о., саморегу­лирующуюся систему. Если устойчи­вость З. нарушается, она становится нестационарной. Различные виды нестационарности имеют своё характер­ное время и могут проявляться в виде автоколебаний (цефеиды), гравитаци­онного коллапса и др. При неустойчи­вости теплового равновесия нестацио­нарность проявляется в виде вспышки с характерным временем диффузии фотонов. На поздних стадиях эволю­ции ядра З. становятся компактными, характерные времена сближаются, картина эволюции усложняется. Ам­плитуда проявлений нестационариости может быть самой разной: от долей процента при слабых пульсациях до вспышек с увеличением светимости в ~1010 раз у сверхновых звёзд. У боль­шинства З. малой массы наблюдаются также вспышки, не связанные с их внутр. равновесием. Они происходят в верхних слоях (атмосферах З.), по-видимому, из-за аннигиляции в к.-л. области атмосферы противопо­ложных по направлению магн. полей (аналогично хромосферным вспышкам на Солнце).

Общая картина эволюции З. может быть охарактеризована след. образом: З. возникают в результате конденса­ции межзвёздных пыли и газа, богато-

197


го водородом (процесс звездообразо­вания продолжается). Затем следует наиболее длит. стадия звёздной эво­люции — период термояд. реакций превращения водорода в гелий в цент­ре З. Когда водород в центре исчерпан, ядро сжимается и нагревается, а обо­лочка сильно расширяется, причём, несмотря на рост светимости, темп-ра поверхности падает — З. становится красным гигантом. После этого в ядре З. становится возможным термояд. загорание гелия и более тяжёлых эле­ментов, сопряжённое в ряде случаев со сбросом водородной оболочки и об­разованием т. н. планетарной туман­ности. Остаток З. остывает, переходя в стадию белого карлика. В зависимо­сти от нач. массы, а возможно и от момента вращения, З. могут закон­чить свою эволюцию взрывом сверх­новой (с остатком в виде нейтронной звезды либо без остатка). Согласно общей теории относительности Эйн­штейна, наиб. массивные З., если они сохранили свою массу вплоть до ис­черпания термояд. горючего, должны коллапсировать в состояние чёрной дыры.

Справедливость осн. положений тео­рии строения и эволюции З. подтверж­дается успешным объяснением: зави­симости светимость — спектр. класс и др. закономерностей для З. главной последовательности; распространён­ности разных типов З.; пульсаций цефеид и др. Термояд. эволюция подтверждается распространённостью хим. элементов, а также наличием гелиевых З., углеродных З. и др. с аномалиями хим. состава на поздних стадиях. Теория предсказала под­тверждающуюся наблюдениями зави­симость масса — радиус для белых карликов, а также существование ней­тронных З., открытых в виде пульса­ров.

• Звезды и звездные системы, под ред. Д. Я. Мартынова, М., 1981; Зельдович Я. Б., Блинников С. И., Ш а к у р а Н. И., Физические основы строения и эво­люции звезд, М., 1981; Зельдович Я. В., Новиков И. Д., Теория тяготения и эво­люция звезд, М., 1971; Шкловский И. С., Звезды. Их рождение, жизнь и смерть, 2 изд., М., 1977; К а п л а н С. А., Физика звезд, 3 изд., М., 1977; Тейлер Р., Стро­ение и эволюция звезд, пер. с англ., М., 197З. С. И. Блинников.

ЗВУК, в широком смысле — колеба­тельное движение ч-ц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или тв. средах— то же, что упругие волны;, в узком смыс­ле — явление, субъективно восприни­маемое органом слуха человека и жи­вотных. Человек слышит З. в диапа­зоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Неслы­шимый З. с частотой ниже 16 Гц наз. инфразвуком, выше 20 кГц — ультра­звуком, а самые ВЧ упругие волны в диапазоне от 109 до 1012—1013 Гц — гиперзвуком.

Важной хар-кой З. явл. его спектр, получаемый в результате разложения

З. на простые гармонич. колебания (т. н. частотный звука анализ). Осн. частота определяет при этом воспри­нимаемую на слух высоту звука, а набор гармонич. составляющих — тембр звука. В спектре З. речи имеют­ся форманты — устойчивые груп­пы частотных составляющих, соответ­ствующие определ. фонетич. элемен­там. Энергетич. хар-кой звук. колеба­ний явл. интенсивность звука, к-рая зависит от амплитуды звукового давле­ния, а также от св-в самой среды и от формы волны. Субъективной хар-кой З., связанной с его интенсивностью, явл. громкость звука, зависящая от частоты. Наибольшей чувствитель­ностью человеческое ухо обладает в области частот 1—5 кГц.

Источником звука могут быть лю­бые явления, вызывающие местное изменение давления или механич. на­пряжения. Широко распространены источники З. в виде колеблющихся тв. тел (напр., диффузоры громко­говорителей и мембраны телефонов, струны и деки музыкальных инстру­ментов); в УЗ диапазоне частот это пластинки и стержни из пьезоэлектри­ческих материалов или магнитострикционных материалов. Обширный класс источников З.— электроакустические преобразователи.

К приёмникам З. относится, в част­ности, слуховой аппарат человека и животных. В технике для приёма З. применяются гл. обр. электроакустич. преобразователи: в воздухе — микро­фоны, в воде — гидрофоны, в земной коре — геофоны.

Распространение звук. волн харак­теризуется в первую очередь скоро­стью звука. В ряде случаев наблюда­ется дисперсия скорости звука, т. е. зависимость скорости его распростра­нения от частоты. При распростране­нии звук. волны происходит постепен­ное затухание звука, т. е. уменьшение его интенсивности и амплитуды, к-рое обусловливается в значит. степени поглощением звука, связанным с необ­ратимым переходом звук. энергии в др. формы (гл. обр. в теплоту). При распространении волн большой ампли­туды (см. Нелинейная ак