Речник по физика
Акустична Релаксация - термодинамичен процес на възстановяване. равновесие средно до-Роу беше съборен в резултат на промени в температурата и налягането по време на преминаването на звукови вълни. Ултразвуков релаксация - необратим процес, с ром енергия postupat. движение на молекули или йони в звукова вълна преминава към вътр. степени на свобода от тях вълнуваща, като акустични вълни енергия намалява, т. е. звукопоглъщане случи. релаксация и Ултразвуков винаги е придружен от звуков дисперсията.
Най-простата форма на акустична релакс - отпускане на вътрешномолекулно възбуждане или релаксация Kneser. Такава акустичен релаксация се случва, например. в двуатомни и многоатомни газове, където енергия postupat. движение на молекулите в звуковата вълна преминава в енергията, свързана с kolebat. и вихър. степени на свобода на молекулите, т.е.. д. променя населено вихър. и kolebat. нива. Други видове акустичен релаксация: структурна релаксация в течности, с рояк акустичен. вълна инициира промяна в местоположението на ниска степен на течни молекули; Chem. релаксация, когато рояк под въздействието на звукови промени в баланса на химичното вещество. реакция. твърдо тяло звуковата вълна на разпада равновесно разпределение на фотони. което води до релаксация. процеси, определяне на абсорбцията решетка на звука. Единият вид акустична отдих в солидна - релаксация декември кристалната решетка дефекти - точка, така и линейни (изкълчвания). е свързана с движението под действието на механични дефекти. подчертава в еластична вълна. Ако разпространението на шума в метали и полупроводници нарушен равновесно разпределение на електроните на проводимост, което също води до релаксация и по този начин да се допълни. поглъщане на звука.
За да се опише отклонение система от равновесие се прилага комплемент. параметър х, к-позиция, в зависимост от вида на релаксация. процес може да има декември NAT. смисъл (напр. стойност х може да се опише отклонение на концентрацията на възбудени молекули на равновесие, промяната в популациите на нива на системата за две нива, концентрацията на един компонент Chem. реагира при релаксацията и м. р химически..). разглежда като "външен". За да се опише разпространението на звука в среда на спокойствие параметри като налягане, плътност и скорост-па, и "в". параметър х, промяната-бодното с течение на времето се описва как Ур-Ниеми
където m - времето за релаксация, x0 - равновесна стойност на параметъра х.
р високоговорителя звуково налягане. вълна посадъчен в среда с релаксация, тя е равна на сумата от P0 на налягане. Той е причинил само чрез промяна на плътността и допълнителния натиск, произтичащ от наличието на релаксацията. процес. Това допълнително налягане се измества във фаза по отношение на промени в плътност, което води до допълват. (Релаксация.) Sound абсорбция. От разтвора на уравнение (1) за хармонична. вълни могат да се видят, че за различните честоти на звука отклонение х от равновесната стойност е различна, така че натискът за същата промяна в плътността е различна за различните честоти. Следователно, скоростта на звука също зависи от честотата, т.е.. Е. Поради релаксацията на акустичния звук настъпва дисперсия скорост. Промяната настъпва с честота макс. стойности при високи честоти, когато процесът на постигане на равновесие няма да се справят с промените на плътността за ниска. стойности C0 при ниски честоти, когато пълно равновесие може да бъде установен на колебания плътност и свръхналягане DP = 0.
Отчитане на спокойствие по време на разпространението на шума, еквивалентен на въвеждането на комплекс свиваемост. брой вълна к на звуковата вълна се свързва с честотата w от отношението
скоростта на звука на вълните и съответните коефициенти. релаксация. ап абсорбция в зависимост от честотата, изразена в приблизително F-Лами
Ако звукова абсорбция при дължина на вълната малко (ар л 1) и изменението на скоростта на звука е ниско, т.е.. Е. Както е случаят с най relaksats.protsessov. Скоростта на звука и на коефициентите. усвояване на звука в средата с релакс свързани Kramers - Kronig връзка.
Фиг. 1. Зависимостта на квадрата на скоростта на звука с честота 2 w процес на релаксация, WR = = 1 / т.
В зависимост от скоростта на звука и на коефициентите. абсорбция в сравнение с честота за една почивка. процес са универсални, независимо от NAT. механизъм за-позиция основата акустичен релаксация (фиг. 1 и 2). Ефект на релаксация звукопоглъщане и скоростта на звука зависи от съотношението между периода на вълна и времето на релаксация, т. Е. Големината на безжичния терминал към небето характеризира степента на възстановяване на равновесието. По-малката безжичния общото равновесие има време да се възстанови за периода на вълната. При ниски честоти, т.е.. Е. В WT1, допълнителното абсорбцията може да бъде описан чрез въвеждане на насипен вискозитет EFF. коефициент стойност. обемен вискозитет = В този случай, на коефициентите. коефициент на абсорбция. w 2. skorostzvuka е c0. При високи честоти не priravnovesie има време да се възстанови за периода на звуковата вълна и коефициентите. поглъщане на звука има тенденция да публикувате стойност равна Когато WT = 1 коефициент. абсорбция умножава по дължината на вълната има максимум ап л = този начин. вариацията. скок е = (на абсорбционна дължина на вълната на WT = 1 различават р пъти за всякакви носители. Чрез определяне стойности д и м измервания на абсорбцията, и звукова скорост, могат да определят параметрите характеризиращи релаксация. Метод (високоговорител. спектроскопия), както и да се определи вещества такива свойства като топлинен капацитет, постоянна Grüneisen и сътр.
Поради големия ширината на дисперсията. област (повече от два порядъка по честота) за условията на експеримента. определяне на стойността на Е и т.н. с необходимостта от извършване на измервания ап и широк диапазон от честоти от двете страни на честота релаксация WP на = 1 / т. На практика за релаксация. звукопоглъщане се наслагва върху нормална абсорбция поради вискозитет и топлопроводимост. така експериментално. криви за ап л не са такива изразени пикове, както е показано на фиг. 2.
Фиг. 2. Зависимостта на коефициента на поглъщане на AR звук релаксация при дължина на вълната от л кръгова честота w
За кривите на релаксация. абсорбция е необходимо да се изключи приноса на другите. видове усвояване. Ако няколко. релаксация. процеси се различават значително по време за релаксация, след което дисперсията. региони са разделени (фиг. 3), и ако времето на релаксация са близо един до друг, под формата на релаксация. сложни криви.
Повечето акустични механизми релаксация от -9 до T10 показани само в мерителна деформация и прави принос към вискозитет обем. На течности и твърди вещества, обаче, поради структурна релаксация възможно честота зависимост и за вискозитета на срязване. течностите на нисковискозни (вода, и т.н.) Това се случва при много високи честоти (), и висок вискозитет течности (напр. В salol) като зависимостта е наблюдавана експериментално.
време на релаксация характеризира времето за параметър х до Roe, който описва отклонение от равновесието на системата ще намалее с фактор Е:
Времето за почивка зависи от микроскопичен. материални свойства, като например. броят на сблъсъци на газови молекули за единица време и ефективността на трансфер на енергия в тези сблъсъци. В газ в предварително определено време, температура релаксация е пряко пропорционално на броя на сблъсъци, необходими за управление на съответните степени на свобода. Напр. при нормални условия в газа за шофиране вихъра. степени на свобода на молекулите обикновено са достатъчни сблъсъци 100 и да се вълнуват kolebat. степени на свобода се нуждаят от 10 5 -10 6 сблъсъци. Това означава, че стойността на тон за kolebat. релаксация много повече, отколкото за въртенето. Времето за почивка зависи от налягането и температурата. По този начин, в газа обикновено където Р - davleRis. 3. Зависимостта на нормализираната звукова скорост с / c0 и абсорбция релаксация коефициент / P при честота w л дължина на вълната съотнесени към налягането р газ. ако два процеса за релаксация.
на газ. Затова релаксация. криви за газове обикновено изобразени като стойности W / P функция. Това дава възможност за експериментални. определяне на зависимостта на AR и w промяна на налягането на газа, а не на звуковите честоти, което значително опростява измерването. В многоатомни газове обикновено преобладава kolebat. релаксация. Честота район в к-ryh появяват kolebat. и вихър. релаксация обикновено се разделя ясно, т. к. на времето на релаксация на тези два процеса са различни в няколко. поръчки. Примеси Ал. Газове влияе на времето за почивка. Напр. основана през въздуха. принос за доброто усвояване дава kolebat. релаксация на O2 и N2 молекули. Освен това, честотата на релаксация за O2 по-висока, отколкото за N2. Примеси водна пара и промяна на температурата на въздуха значително да повлияе на положението на релаксация. максимум. В двуатомни газове стойности на m обикновено са много големи и региона на релаксация се крие в аудио честотен диапазон. За повече комплекс честота WP газове горе (приблизително 10 5 -10 7 Hz при 1 атм).
В течности, времето за релаксация са много по-малко, отколкото в газовете, т.е.. К. процеси Всички течности регулиране се извършва бързо. Поради това, в повечето течности акустична честота отдих се намира в свръхзвуков.
В твърди диелектрици, когато отхвърлите система на фотони от време равновесие отдих е свързан с живота на фонони някъде коефициент. топлопроводимост, C - топлинен капацитет на решетка - ср стойност звук скорост при температура Т или по-висока за Debye. В разпространението на звука в piezosemiconductors WP честотни релаксация нараства с увеличаване на проводимостта на кристала и намалява с повишаване на температурата и подвижност носител и дисперсията на коефициента на скоростта на звука се определя. електромеханична. комуникация. Размествания. поглъщане на шум в монокристали също има спокойствие. характер, с времето за отдих зависи от дължината на колебание на секцията на дислокацията на вектора за бургери и решетка константа. Релаксация. процеси се провеждат в полимерите, и каучуци декември вискоеластичните медии, тези вещества се наблюдават средства. дисперсия на скоростта на звука, свързан с механизъм висока еластичност релаксация.
акустична релаксация литература
- Манделщам LI Леонтович MA За теорията на поглъщане на звука в течности, "Ж." 1937, Vol. 7 инча 3, стр. 438;
- Михайлов IG Solovyev VA сирене никове YP Основи на молекулни акустика, М. 1964;
- Физическа акустика, Ed. Уилям Mason, Lane. от английски език. т 2 часа А и В, М. 1968-69 ..;
- Herzfeld Litovitz К. Е. Т. A. Абсорбция и дисперсия на ултразвукови вълни, N. L. Y.- 1959.
Свързани статии