Часть М., непосредственно связанную с техникой, составляют многочисленные общетехн. и спец. дисциплины, такие, как гидравлика, сопротивление материалов, строит. М., кинематика механизмов, динамика машин и механизмов, теория гироскопич. устройств, внеш. баллистика, динамика ракет, теория движения наземных, морских и воздушных транспортных средств, теория регулирования и управления движением разл. объектов и др. Все эти дисциплины пользуются ур-ниями и методами теор. М. Таким образом, М. явл. одной из научных основ мн. областей совр. техники.
Основные понятия и методы механики. Осн. кинематич. мерами движения в М. являются: для точки — её скорость и ускорение, а для тв.
тела — скорость и ускорение поступат. движения и угловая скорость и угловое ускорение вращат. движения. Кинематич. состояние деформируемого тв. тела характеризуется относит. удлинениями и сдвигами его ч-ц; совокупность этих величин определяет т. н. тензор деформаций. Для .жидкостей и газов кинематич. состояние характеризуется тензором скоростей деформаций; при изучении поля скоростей движущейся жидкости пользуются также понятием вихря, характеризующего вращение ч-цы. Осн. мерой механич. вз-ствия матер. тел в М. явл. сила. Одновременно в М.
пользуются понятием момента силы относительно точки и относительно
оси.. В М. сплошной среды силы задаются их поверхностным или объёмным распределением, т. е. отношением величины силы к площади поверхности (для поверхностных сил) или к объёму (для массовых сил), на к-рые соответствующая сила действует. Возникающие в сплошной среде внутр. напряжения характеризуются в каждой точке среды касательными и норм. .напряжениями, совокупность к-рых представляет собой величину, наз. тензором напряжений. Среднее арифметическое трёх норм. напряжений, взятое с обратным знаком, определяет величину, наз. давлением в данной точке среды.
На движение тела, помимо действующих сил, оказывает влияние степень его инертности. Для матер. точки мерой инертности явл. её масса, ииертность матер. тела зависит от его общей массы и от распределения масс теле, к-рое характеризуется положением центра масс и величинами, наз. осевыми и центробежными моментами инерции; совокупность этих величин определяет т. н. тензор инерции. Инертность жидкости или газа характеризуется их плотностью.
В основе М. лежат три закона Ньютона. Первые два справедливы по отношению к т. н. инерциальной системе отсчёта. Второй закон даёт осн. ур-ния для решения задач динамики точки, а вместе с третьим — для
решения задач динамики системы матер. точек. В М. сплошной среды, кроме законов Ньютона, используются ещё законы, отражающие св-ва данной среды и устанавливающие для неё связь между тензором напряжений и тензорами деформаций или скоростей деформаций. Таков Гука закон для линейно-упругого тела и закон Ньютона для вязкой жидкости (см. Вязкость). О законах, к-рым подчиняются др. среды, см. Пластичность и Реология.
Важное значение для решения задач М. имеют понятия о динамич. мерах движения, к-рыми явл. количество движения, момент количества движения (или кинетич. момент) и кинетическая энергия, и о мерах действия силы, каковыми служат импульс силы и работа. Соотношение между мерами движения и мерами действия силы дают т. н. общие теоремы динамики. Эти теоремы и вытекающие из них законы сохранения кол-ва движения, момента кол-ва движения и механич. энергии выражают св-ва движения любой системы матер. точек и сплошной среды.
Эфф. методы изучения равновесия и движения несвободной механич. системы (см. Связи механические) дают вариационные принципы механики, в частности возможных перемещений принцип, наименьшего действия принцип, а также Д'Аламбера принцип. При решении задач М. широко используются вытекающие из её законов или принципов дифф. ур-ния движения матер. точки, тв. тела И системы матер. точек, в частности ур-ния Лагранжа, канонич. ур-ния, ур-ние Гамильтона — Якоби, а в М. сплошной среды — соответствующие ур-ния равновесия или движения этой среды, ур-ние неразрывности (сплошности) среды и ур-ние энергии.
Основные этапы развития механики. М.— одна из древнейших наук. Её возникновение и развитие неразрывно связаны с развитием производит. сил общества, нуждами практики. Раньше других разделов М. под влиянием запросов гл. обр. строит. техники начинает развиваться статика. Первые дошедшие до нас трактаты по М., где рассматриваются элем. задачи статики и св-ва простейших машин, появились в Древней Греции. К ним относятся натурфилософские сочинения Аристотеля (4 в. до н. э.), к-рый ввёл в науку термин «М.». Научные основы статики (теория рычага, сложение параллельных сил, учение о центре тяжести, начала гидростатики и др.) разработал Архимед (3 в. до н. э.). Существенный вклад в дальнейшие исследования по статике (установление правил параллелограмма сил и развитие учения о моменте силы) принадлежит Леонардо да Винчи (15 в.), голл. учёному С. Стевину (16 в.), франц. учёному П. Вариньону (17 в.), а по теории пар сил — франц. учёному Л. Пуансо (1804).
Периодом создания научных основ динамики, а с ней и всей М. явился 17 в. Большое влияние на развитие М. оказало учение польск. астронома Н. Коперника (16 в.) и открытие нем. астрономом И. Кеплером законов движения планет (нач. 17 в.). Основоположником динамики явл. итал. учёный Г. Галилей, к-рый дал первое верное решение задачи о движении тела под действием силы (закон равноускоренного падения); его исследования привели к открытию закона инерции и принципа относительности классич. М.; им же положено начало теории колебаний (открытие изохронности малых колебаний маятника) и науке о сопротивлении материалов (исследование прочности балок). Важные для дальнейшего развития М. исследования движения точки по окружности, колебаний физ. маятника и законов упругого удара тел принадлежат голл. учёному X. Гюйгенсу. Создание основ классич. М. завершается трудами И. Ньютона, сформулировавшего осн. законы М. (1687) и открывшего закон всемирного тяготения. В 17 в. были установлены и два исходных положения М. сплошной среды: закон вязкого трения в жидкостях и газах (Ньютон) и закон, выражающий зависимость между напряжениями и деформациями в упругом теле (англ. учёный Р. Гук).
В 18 в. интенсивно развиваются аналитич. методы решения задач М., основывающиеся на использовании дифф. и интегр. исчислений. Для матер. точки эти методы разработал Л. Эйлер, заложивший также основы динамики тв. тела. Аналитич. методы решения задач динамики системы основываются на принципе возможных перемещений, развитию и обобщению к-рого были посвящены исследования швейц. учёного И. Бернулли, франц. учёных Л. Карно, Ж. Фурье и Ж. Лагранжа, и на принципе, высказанном франц. учёным Д'Аламбером и носящем его имя. Разработку этих методов завершил Лагранж, получивший ур-ния движения системы в обобщённых координатах (назв. его именем); им же разработаны основы совр. теории колебаний. Др. путь решения задач М. исходит из принципа наименьшего действия в форме, высказанной для точки франц. учёным П. Мопертюи и обобщённой на случай системы точек Лагранжем. В М. сплошной среды Эйлером, швейц. учёным Д. Бернулли, а также Лагранжем и Д'Аламбером были разработаны теор. основы гидродинамики идеальной жидкости.
В 19 в. продолжается интенсивное развитие всех разделов М. В динамике тв. тела результаты, полученные Эйлером и Лагранжем, а затем продолженные С. В. Ковалевской и др. исследователями, послужили основой, имеющей большое ирактич. значение
415
теории гироскопа. Дальнейшему развитию принципов М. были посвящены исследования М. В. Остроградского, ирл. учёного У. Гамильтона, нем. учёных К. Якоб и и Г. Герца и др. Англ. учёным Э. Раусом, Н. Е. Жуковским и особенно А. М. Ляпуновым была разработана теория устойчивости равновесия и движения. И. А. Вышнеградский заложил основы совр. теории автоматич. регулирования. Доказанная франц. учёным Г. Кориолисом теорема о составляющих ускорения легла в основу динамики относит. движения. Кинематика, развивавшаяся одновременно с динамикой, выделяется во 2-й пол. 19 в. в самостоят. раздел М.
Значит. развитие в 19 в. получила М. сплошной среды. Франц. учёными Л. Навье и О. Коши были установлены общие ур-ния теории упругости. Дальнейшие фундам. результаты в этой области получили англ. учёные Дж. Грин, У. Томсон, франц. учёные С. Пуассон, А. Сен-Венан, Г. Ламе, нем. учёный Г. Кирхгоф, Остроградский и др. Исследования Навье и англ. учёного Дж. Стокса привели к установлению дифф. ур-ний движения вязкой жидкости. Существенный вклад в дальнейшее развитие динамики идеальной и вязкой жидкости внесли нем. учёный Г. Гельмгольц (учение о вихрях), Кирхгоф и Жуковский (отрывное обтекание тел), англ. учёный О. Рейнольдс (начало изучения турбулентных течений), Н. П. Петров (гидродинамич. теория трения при смазке), нем. учёный Л. Прандтль (теория пограничного слоя) и др. Сен-Венан предложил первую матем. теорию пластич. течения металла.
В 20 в. интенсивно развиваются новые области науки — теория нелинейных колебаний, основы к-рой были заложены в трудах Ляпунова и франц. учёного А. Пуанкаре, М. тел перем. массы и динамика ракет, где ряд исходных исследований принадлежит И. В. Мещерскому (труды кон. 19 в.) и К. Э. Циолковскому. В М. сплошной среды появляются два раздела: аэродинамика, основы к-рой, как и всей авиац. науки, были созданы Жуковским, и газовая динамика, основы к-рой были заложены С. А. Чаплыгиным.
Современные проблемы механики. К числу этих проблем относятся уже отмечавшиеся задачи теории колебаний (особенно нелинейных), динамики тв. тела, теории устойчивости движения, а также М. тел перем. массы и динамики косм. полётов. Всё большее значение приобретают задачи, требующие применения вероятностных методов расчёта, т. е. задачи, в к-рых, напр., для действующих сил известна лишь вероятность того, какие значения они могут иметь. В М.
непрерывной среды весьма актуальны проблемы: изучения поведения макрочастиц при изменении их формы, что связано с разработкой более строгой теории турбулентного течения жидкости; решения задач теории пластичности и ползучести; создания обоснованной теории прочности и разрушения тв. тел.
Большой круг задач М. связан с изучением движения плазмы в магн. поле (магнитная гидродинамика), т. е. с решением одной из самых актуальных проблем совр. физики — осуществлением управляемого термоядерного синтеза. В гидродинамике ряд важнейших задач связан с проблемами больших скоростей в авиации, баллистике, турбиностроении и двигателестроении. Много новых задач возникает на стыке М. с др. областями наук. Сюда относятся проблемы гидротермохимии, т. е. исследования механич. процессов в жидкостях и газах, вступающих в хим. реакции, изучение сил, вызывающих деление клеток, механизма образования мускульной силы и др.
При решении мн. задач М. используются электронно-вычислительные и аналоговые машины; разработка методов решения новых задач М. с помощью этих машин (особенно М. сплошной среды) — также весьма актуальная проблема.
• Г а л и л е й Г., Соч., т. 1, М.—Л., 1934; Н ь ю т о н И., Математические начала натуральной философии, пер. с лат., М.—Л., 1936 (Крылов А. Н., Собр. соч., т. 7); Э й л е р Л., Основы динамики точки, пер. с лат., М.—Л., 1938; Д'А л а м б е р Ж., Динамика, пер. с франц., М.—Л., 1950; Л а г р а н ж Ж., Аналитическая механика, пер. с франц., 2 изд., т. 1—2, М.—Л., 1950; Жуковский Н. Е., Теоретическая механика, 2 изд., М.—Л., 1952; Суслов Г. К., Теоретическая механика, 3 изд., М.— Л., 1946; Бухгольц Н. Н., Основной курс теоретической механики, 9 изд., ч. 1, 6 изд., ч. 2, М., 1972; Моисеев Н. Д., Очерки развития механики, М., 1961; Космодемьянский А. А., Очерки по истории механики, 2 изд., М., 1964; История механики с древнейших времен до конца XVIII в., М., 1971; Веселовский И. Н., Очерки по истории теоретической механики, М., 1974; Механика в СССР за 50 лет, т. 1—3, М., 1968—72; См. также лит. при ст. Гидроаэромеханика, Упругости теория и Пластичности теория.
С. М. Тарг.
МЕХАНИКА СПЛОШНОЙ СРЕДЫ, раздел механики, посвящённый изучению движения и равновесия газов, жидкостей, плазмы и деформируемых тв. тел; подразделяется на гидроаэромеханику, газовую динамику, упругости теорию, пластичности теорию и др. Осн. допущение М. с. с. состоит в том, что в-во можно рассматривать как непрерывную, сплошную среду, пренебрегая его молекулярным (атомным) строением, и одновременно считать непрерывным распределение в среде всех её хар-к (плотности, напряжений, скоростей ч-ц и др.). Эти допущения позволяют применять в М. с. с. хорошо разработанный для непрерывных ф-ций аппарат высшей математики на основании того, что размеры молекул ничтожно малы по сравнению с размерами ч-ц, к-рые
рассматриваются при теор. и эксперим. исследованиях в М. с. с.
Исходными в М. с. с. при изучении любой среды являются: 1) ур-ния движения или равновесия среды, получаемые как следствие осн. законов механики; 2) ур-ние неразрывности (сплошности) среды, являющееся следствием закона сохранения массы; 3) ур-ние сохранения энергии. Особенности каждой конкретной среды учитываются т. н. ур-нием состояния, или реологич. ур-нием, устанавливающим для данной среды вид зависимости между напряжениями и деформациями или скоростями деформации среды. Хар-ки среды могут также зависеть от темп-ры и др. физ.-хим. параметров; вид таких зависимостей устанавливается дополнительно. Кроме того, при решении каждой конкретной задачи должны задаваться начальные и граничные условия, вид к-рых тоже зависит от особенностей среды.
М. с. с. применяется в разл. областях физики и техники.
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1954 (Теоретическая физика); Седов Л. И., Механика сплошной среды, 2 изд., т. 1—2, М., 1973.
С. М. Тарг.
МЕХАНИКА СЫПУЧИХ СРЕД, раздел механики сплошной среды, в к-ром исследуются равновесие и движение сыпучих сред (песчаных, глинистых и др. грунтов, зерна и т. д.). Задача М. с. с.— гл. обр. определение давления грунтов на опорные стенки, формы возможных поверхностей сползания откосов, вычисление необходимой глубины фундаментов, определение давления зерна на стены элеваторов, изучение волн. процессов в грунтах при динамич. нагружениях и т. д. Одним из осн. разделов М. с. с. явл. механика грунтов.
МЕХАНИКА ТЕЛ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ, раздел теор. механики, в к-ром изучается движение матер. тел, масса к-рых изменяется во время движения. Осн. исследования по М. т.п. м. принадлежат И. В. Мещерскому и К. Э. Циолковскому. Задачи М. т. п. м. выдвигаются развитием авиационной и ракетной техники, а также теор. механики и астрономии.
Изменение массы тела (точки) во время движения может обусловливаться отделением (отбрасыванием) ч-ц или их присоединением (налипанием). При полёте совр. реактивных самолётов с воздушно-реактивными двигателями происходят одновременно как процессы присоединения, так и отделения ч-ц. Масса таких самолётов увеличивается за счёт ч-ц воздуха, засасываемых в двигатель, н уменьшается в результате отбрасывания ч-ц — продуктов горения топлива. Основное векторное дифф. ур-ние движения точки перем. массы для случая присоединения и отделения ч-ц, полученное в 1904 Мещерским, имеет вид:
416
где М — масса точки, v — её скорость, t — время, F — равнодействующая приложенных сил, V1 — относит. скорость отделяющихся ч-ц, │dM1/dt│ секундный расход массы,
V2 — относит. скорость присоединяющихся ч-ц, │dM2/dt│ — секундный приход
массы. Произведение (dM1/dt)V1=Ф1—реактивная тяга, a ( dM2/dt)V2=Ф2—
тормозящая сила, обусловленная присоединением частиц. Для совр. ракет ур-ние движения получается из (*) при условии, что Ф2=0.
В М. т. п. м. рассматриваются два класса задач: определение траектории центра масс и определение движения тела перем. массы около центра масс. В ряде случаев можно найти траекторные хар-ки движения центра масс, исходя из ур-ний динамики точки перем. массы. Изучение движения тел перем. массы около центра масс важно для исследования динамич. устойчивости реальных объектов (ракет, самолётов), их управляемости и манёвренности. К задачам М. т. п. м. относится также отыскание оптим. режимов движения, т. е. определение таких законов изменения массы тела или точки, при к-рых кинематич. или динамич. хар-ки их движения становятся наилучшими. Наиболее эфф. метод решения таких задач — вариационное исчисление.
Важной задачей механики тел перем. массы с тв. оболочкой явл. изучение движения этих тел при нек-рых дополнит. условиях, налагаемых на скорость центра масс. Такие задачи возникают, напр., при изучении движения телеуправляемых ракет и беспилотных самолётов, наводимых на цель автоматически, или по радиокомандам с Земли, или же по командам, вырабатываемым головками самонаведения. Большое число работ по М. т. п. м. относится к изучению движения небесных тел. Допуская, что увеличение массы небесного тела происходит за счёт налипания косм. пыли, приходят к дополнит. условию о равенстве нулю абс. скорости налипающих ч-ц. Ур-ние движения точки перем. массы в этом случае принимает вид: d/dt(Mv)=F. М. т. п. м.
находит приложения при исследованиях и в др. областях техники.
• Мещерский И. В., Работы по механике тел переменной массы, 2 изд., М., 1952; Циолковский К. Э., Собр. соч., т. 2, М., 1954; Методы оптимизации с приложениями к механике космического полета, под ред. Дж. Лейтмана, М., 1965; Космодемьянский А. А., Курс теоретической механики, 3 изд., ч. 2, М., 1966. См. также лит. при ст. Динамика ракет.
А. А. Космодемьянский.
МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ СВЕТА, отношение потока излучения к содержащемуся в нём световому потоку. Понятие «М. э. с.» применяется обычно к монохроматич. излучению,
лежащему в световом диапазоне. Величина, обратная М. э. с., наз. световой эффективностью излучения. М. э. с. явл. ф-цией длины волны света и наименьшее значение, равное 0,00146 Вт/лм, принимает при
555 нм.
Д. И. Лазарев.
МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ТЕПЛОТЫ, количество работы, эквивалентное ед. количества теплоты (калории или килокалории). Понятие «М. э. т.» возникло в связи с тем, что исторически механич. работу и кол-во теплоты измеряли в разных единицах. С установлением эквивалентности механич. работы и теплоты (см. Энергии сохранения закон) были произведены тщательные измерения М. э. т., показавшие, что 1 ккал=426,9 кгс•м. В Международной системе единиц (СИ) принята одна единица для измерения работы и кол-ва теплоты — джоуль (1 Дж=0,239 кал=0,102 кгс•м), поэтому пользоваться понятием «М. э. т.» нет необходимости.
МЕХАНОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, наблюдается в жидком гелии 4 Не при темп-pax ниже темп-ры перехода в сверхтекучее состояние (ниже 2,19 К при норм. давлении): при вытекании гелия из сосуда через узкий капилляр или щель (~1 мкм) остающийся в сосуде гелий нагревается. Открыт в 1938 англ. физиками Д. Г. Доунтом и К. Мендельсоном; эффект получил объяснение на основе квант. теории сверхтекучести. Обратное явление — течение гелия, вызванное подводом теплоты, наз. термомеханическим эффектом. См. Гелий жидкий.
МЕХАНОСТРИКЦИЯ, деформация, возникающая в ферро-, ферри- и антиферромагн. образцах при наложении механич. напряжений, изменяющих магн. состояние (намагниченность) образцов. М. явл. следствием магнитострикции. В отсутствии внеш. магн. поля механич. напряжения вызывают в образце процессы смещения границ магн. доменов и вращения векторов их самопроизвольной намагниченности, что приводит к дополнительному, по сравнению с упругим, изменению размеров образца. При наличии М. деформация (напр., удлинение) образца оказывается непропорц. напряжению, т. е. наблюдается отклонение от Гука закона.
• Белов К. П., Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнетиках, 2 изд., М., 1957.
МЕЧЕНЫЕ АТОМЫ, то же, что изотопные индикаторы.
МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ (от лат. migratio — перемещение), многократный безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения. При наличии в в-ве примесных центров люминесценции М. э. от центра к центру наблюдается при достаточно большой концентрации примесных атомов или молекул в оптически инертном растворителе (жидкостях, стёклах, кристаллах); в этом случае она обычно обусловлена резонансным диполь-дипольным или обменным вз-ствием (т. н. механизм Ферстера). В кристаллах М. э. может быть обусловлена также переносом энергии экситонами, и во мн. случаях М. э. в них можно рассматривать как диффузионное движение экситонов. М. э. может приводить к сенсибилизированной люминесценции или к тушению люминесценции (если при М. э. энергия возбуждения поглощается тушащими центрами). М. э. играет большую роль в биологии в процессах фотосинтеза.
• См. лит. при ст. Перенос энергии.
М. Д. Галанин.
МИДЕЛЕВОЕ СЕЧЕНИЕ (мидель) (от голл. middel — средний), для движущегося в воде или воздухе тела (напр., торпеды, корпуса судна, фюзеляжа самолёта, ракеты) — наибольшее по площади сечение этого тела плоскостью, перпендикулярной направлению движения. К площади М. с. обычно относят действующую на тело силу сопротивления. Под площадью М. с. понимают ещё площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную направлению его движения.
МИКРО... (от греч. mikros — малый), приставка к наименованию ед. физ. величины для образования наименования дольной единицы, равной одной миллионной доле исходной единицы. Обозначения: мк, ,. Напр., 1 мкс (микросекунда)=10-6 с.
МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, радиоспектроскопия сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн (СВЧ). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных и вращательно-пнверсионных спектров молекул, наблюдение к-рых в тв. телах и жидкостях невозможно, то М. с. часто отождествляют с радиоспектроскопией газов. Измерение частот вращат. спектров молекул позволяет определить структуру молекулы и природу хим. связи. Колебания атомов, составляющих молекулу, приводят к расщеплению линий вращат. спектра и к возникновению тонкой структуры. В спектрах линейных молекул и молекул типа симметричного волчка возможно т. н. l-удвоение линий, а в спектрах молекул типа асимметричного волчка, обладающих плоскостью инверсии,— инверсионное расщепление. Спектры l-удвоения наблюдаются, напр., у молекулы HCN, причём переходы между уровнями удвоения попадают в диапазон ~3 мм. Инверсионное расщепление наблюдается только у молекулы аммиака (NH3, ND3, NH2D). Инверсионный спектр молекулы NH3 попадает в область ~1,3 см, а спектр молекулы ND3— в область ~15—18 см. Обе эти молекулы использовались в первых квант. генераторах (см. Молекулярный генератор).
417
Сверхтонкая структура вращат. мол. спектров обусловлена слабыми вз-ствиями электрич. и магн. моментов ат. ядер между собой и с полем, создаваемым эл-нами в молекуле. Квадрупольная сверхтонкая структура спектров вызвана вз-ствием квадрупольного момента ядра с электрич. внутримол. полем, а магн. сверхтонкая структура связана с вз-ствием магн. моментов ядер между собой и с магн. полем, обусловленным вращением молекулы как целого. Наблюдение квадрупольной сверхтонкой структуры даёт информацию о спине, квадрупольном и магнитном моментах ядер, входящих в состав молекулы.
Радиоспектроскоп СВЧ содержит генератор (клистрон), излучение к-рого пропускают через волноводную ячейку, заполненную исследуемым газом. После этого оно попадает на детектор. Сигнал детектора подаётся на регистрирующий прибор; он пропорц. мощности, поглощённой в волноводе. Плавно изменяя частоту генератора, определяют резонансную частоту и интенсивность поглощения. Иногда вместо волноводной ячейки применяется объёмный резонатор. Для повышения чувствительности радиоспектроскопов интенсивность спектр. линии модулируют с помощью электрич. или магн. полей. Модуляция происходит за счёт расщепления линий в электрическом (Штарка эффект) или магнитном (Зеемана эффект) полях.
Разрешающая способность радиоспектроскопа определяется шириной спектр. линии ( — частота излучения), к-рая в газе обусловлена гл. обр. Доплера эффектом и соударениями молекул друг с другом и со стенками ячейки. Роль соударений можно уменьшить, понижая давление р в ячейке [при р~0,13 Н/м2 или 10-3 мм рт. ст. ~(1 —5)•104 Гц] или используя мол. пучки, в к-рых практически полностью отсутствуют соударения молекул друг с другом (см. Молекулярные и атомные пучки). В этом случае ~103 Гц, что позволяет наблюдать не только квадрупольную, но и магнитную сверхтонкую структуру, однако применение мол. пучков связано с уменьшением интенсивности линии. Для её повышения «очищают» от ч-ц верх. энергетич. уровень или увеличивают в иеск. раз населённость ниж. уровня. При этом, т. к. коэфф. поглощения волны пропорц. разности населённостей уровней, между к-рыми происходит переход, интенсивность спектр. линии увеличивается в kT/ћ раз (Т — темп-pa газа). В мол. пучке это осуществляется с помощью неоднородных электрич. или магн. полей, а в равновесном газе — с помощью вспомогат. излучения (см. Квантовая электроника).
• См. лит. при ст. Радиоспектроскопия.
А. Н. Ораевский.
МИКРОКАНОНИЧЕСКИЙ АНСАМБЛЬ ГИББСА, статистический ансамбль для изолированных (не обменивающихся энергией с окружающими телами) макроскопич. систем, имеющих пост. объём и пост. число ч-ц. Введён амер. физиком Дж. У. Гиббсом (J. W. Gibbs) в 1901 как одно из важных понятий статистической физики. В М. а. Г. распределение по состояниям описывается микроканоническим распределением Гиббса.
МИКРОКАНОНИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИББСА, равновесное распределение вероятностей состояний статистического ансамбля систем с заданной полной энергией при пост. объёме и пост. числе ч-ц, но энергетически изолированных от окружающей среды, т. е. статистич. распределение для микроканонического ансамбля Гиббса. Установлено амер. физиком Дж. У. Гиббсом (1901) как один из осн. законов статистической физики.
В классич. статистике статистич. ансамбль характеризуется ф-цией распределения f(р, q], зависящей от обобщённых координат q и импульсов р всех ч-ц системы. Эта ф-ция определяет плотность вероятности микроскопич. состояния (р, q) системы. Равновесное распределение должно зависеть от интегралов движения системы, её полной энергии H(р, q). Согласно М. р. Г., все микроскопич. состояния на поверхности заданной энергии Н(р, q) (т. е. заданной Гамильтона функции) равновероятны, а вероятности других состояний равны нулю (системы энергетически изолированы), следовательно f(р, q)=А[Н(р, q)-ξ], где — дельта-функция Дирака, £ — заданное значение энергии. Постоянная А определяется из условия нормировки: суммарная вероятность пребывания системы во всех состояниях равна единице.
В квант. статистике рассматривается ансамбль энергетически изолированных квант. систем с пост. объёмом V и числом ч-ц N, имеющих одинаковую энергию ξ с точностью до ξ<<ξ. Величину ξ выбирают обычно малой, но конечной, т. к. точная фиксация энергии в квант. механике, в соответствии с неопределённостей соотношением между энергией и временем, потребовала бы бесконечного времени наблюдения. Предполагается, что для таких систем все квантовомеханич. состояния с энергией от ξ до ξ+ξ равновероятны. Такое распределение вероятностей w состояний системы, когда w (ξк) =
наз. М. р. Г. для квантового статистического ансамбля. Здесь (ξ, N, V) — статистический вес, равный числу квант. состояний в слое ξ и определяемый из условия нормировки кw(ξк)=1. М. р. Г. малочувствительно к выбору ширины
энергетич. слоя ξ, поэтому в квант. статистике можно также рассматривать ансамбль полностью изолированных систем, когда ξ0. Такому М. р. Г. соответствует матрица плотности =A(H-ξ), где Н — гамильтониан, системы.
М. р. Г. неудобно для практич. применений, т. к. для вычисления нужно найти распределение квант, уровней системы из большого числа ч-ц, что представляет очень сложную задачу. М. р. Г. применяется при теор. исследованиях, т. к, из всех Гиббса распределений оно наиболее тесно связано с механикой. Для конкретных задач удобнее рассматривать не энергетически изолированные системы, а системы, находящиеся в тепловом контакте с окружающей средой, темп-pa к-рой постоянна (с термостатом), и применять каноническое распределение Гиббса или рассматривать системы, для к-рых возможен обмен энергией и ч-цами с термостатом, и использовать Гиббса большое каноническое распределение.
• См. лит. при ст. Статистическая физика.
Д. Н. Зубарев.
МИКРОН (от греч. mikron — малое) (мк, ), устаревшее назв. дольной ед. длины, равной 10-6 м; совр. наименование — микрометр (обозначается мкм).
МИКРОНАПРЯЖЕНИЯ, внутренние напряжения, существующие в кристаллах в отсутствии внеш. сил и уравновешенные в объёмах, малых по сравнению с объёмом всего тела. Источники М.— несовершенства крист. строения: точечные дефекты и их скопления, дислокации и т. п. По мере приближения к дефекту кристалла напряжения возрастают и могут достигать значений порядка предела прочности материала. М. определяют ряд физ. св-в кристаллов и прежде всего закономерности их пластич. деформирования и разрушения.
МИКРОПРИЧИННОСТИ УСЛОВИЕ, требование, согласно к-рому условие причинности (причина должна предшествовать во времени следствию) выполняется вплоть до сколь угодно малых расстояний и промежутков времени. Из теории относительности следует, что допущение о существований физ. сигналов, распространяющихся со сверхсветовой скоростью, приводит к нарушению требования причинности. Таким образом, М. у. означает запрет на сверхсветовые сигналы «в малом». В квант. теории, где физ. величинам ставятся в соответствие операторы, М. у. выступает как требование переставимости любых операторов, относящихся к двум точкам пространства-времени, если эти точки нельзя связать световым сигналом; такая переставимость означает, что физ. величины, к-рым соответствуют эти операторы, могут быть точно определены независимо и одновременно. М. у. существенно в квантовой теории поля, особенно в дисперсион-
418
ном и аксиоматич. подходах, к-рые не опираются на конкретные модельные представления о вз-ствии и поэтому могут быть использованы для прямой проверки М. у. В квант. электродинамике М. у. экспериментально проверено до расстояний 10-16 см (и соответственно до времён 10-26 с). Нарушение М. у. привело бы к необходимости радикального изменения способа описания физ. процессов, отказа от принятого в совр. теориях динамич. описания, при к-ром состояние физ. системы в данный момент времени (следствие) определяется её состояниями в предшествующие моменты времени (причина).
• См. лит. при ст. Квантовая теория поля, Причинности принцип.
В. И. Григорьев.
МИКРОПРОЕКЦИЯ, способ получения на экране (а при микрофото- и микрокиносъёмке — на фоточувствпт. слое) изображений оптических малых объектов, даваемых микроскопом. При
М. объектив 2 микроскопа (рис.) образует, как обычно, увеличенное действит. изображение 1 объекта 1; окуляр 3 работает как проекц. система (для этого микроскоп фокусируют так, чтобы изображение 1' находилось перед передним фокусом F окуляра) и создаёт действит. изображение 1" на экране 4. Линейное увеличение оптическое при М.
где 0б и Гок — номинальные значения увеличений объектива и окуляра, f'ок — фокусное расстояние окуляра, К — расстояние от окуляра до экрана. М. применяют также для получения изображений микроскопич. объектов на фотокатоде электронно-оптического преобразователя при наблюдении в УФ и ИК лучах, в телевизионной микро-скотт и т. д.
• См. лит. при ст. Микроскоп.
МИКРОСКОП (от греч. mikros — малый и skopeo — смотрю), оптич. прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не видимых невооружённым глазом. Различные типы М. предназначаются для обнаружения л изучения бактерий, органич. клеток, мелких кристаллов, структуры сплавов и др. объектов, размеры к-рых меньше мин. разрешения глаза (см. Разрешающая способность), равного ОД мм. С помощью М. определяются форма, размеры, структура и др. хар-ки микрообъектов. М. даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.
Св-во линзы или системы из двух линз давать увеличенные изображения предметов было известно уже в 16 в. Первые успешные применения М. в научных исследованиях связаны с именами англ. учёного Р. Гука, установившего (ок. 1665), что животные и растит. ткани имеют клеточное строение, и голл. учёного А. Левенгука, открывшего с помощью М. микроорганизмы (1673—77). Разработка нем. физиком Э. Аббе (1872—73) теории образования изображений несамосветящихся объектов в М. способствовала развитию разнообразных методов микроскопич. исследований.
Оптическая схема и принцип действия микроскопа. Одна из типичных схем М. приведена на рис. 1. Объект 7, расположенный на предметном столике 10, освещается обычно искусств. светом от осветителя (лампа 1 и линза-коллектор 2) с помощью зеркала 4 и конденсора 6. Для увеличения объек-
та служит объектив 8 и окуляр 9. Объектив создаёт действительное перевёрнутое и увеличенное изображение 7' объекта 7. Окуляр образует вторично увеличенное мнимое изображение 7" обычно на расстоянии наилучшего видения D = 250 мм. Если окуляр сдвинуть так, чтобы изображение 7' оказалось перед передним фокусом окуляра Fок, то изображение, даваемое окуляром, становится действительным и его можно получить на экране или фотоплёнке (см. Микропроекция). Общее увеличением, равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра:
г=Гок.
Увеличение объектива выражается ф-лой: =/f'об, где — расстояние между задним фокусом объектива F'об и передним фокусом окуляра Fок (т. н. оптич. длина тубуса М.); f'об— фокусное расстояние объектива. Увеличение окуляра, подобно увеличению лупы, выражается ф-лой:
Гок= 250/f'ок, где f'ок — фокусное расстояние окуляра. Обычно объективы М. имеют увеличения от 6,3 до 100, а окуляры от 7 до 15. Поэтому общее увеличение М. лежит в пределах от 44 до 1500. Ирисовые полевая диафрагма 3 и апертурная 5 служат для ограничения светового пучка и уменьшения рассеянного света.
Важной хар-кой М. явл. его разрешающая способность, определяемая как величина, обратная тому наименьшему расстоянию, на к-ром два соседних элемента структуры ещё могут быть видимы раздельно. Разрешающая способность М. ограничена, что объясняется дифракцией света. Вследствие дифракции изображение бесконечно малой светящейся точки, даваемое объективом М., имеет вид не точки, а круглого светлого диска (окружённого тёмными и светлыми кольцами), диаметр к-рого равен: d=l,22 /А, где —длина волны света и А — т. н. числовая апертура объектива, равная: А = пsin/2 (n — показатель преломления среды, находящейся между предметом и объективом, — угол между крайними лучами конического светового пучка, выходящего из точки предмета и попадающего в объектив). Если две светящиеся точки расположены близко друг от друга, их дифракц. картины накладываются одна на другую, давая в плоскости изображения сложное распределение освещённости. Наименьшая относит. разница освещённостей, к-рая может быть замечена глазом, равна 4%. Этому соответствует наименьшее расстояние, разрешаемое в М., =0,42d=0,51 /А. Для несамосветящихся объектов предельное разрешение пр составляет ~/(А+А'), где А'— числовая апертура конденсора М. Т. о., разрешающая способность (~1/) прямо пропорц. апертуре объектива и для её повышения пр-во между предметом и объективом заполняется жидкостью с большим показателем преломления (см. Иммерсионная система). Апертуры иммерсионных объективов большого увеличения достигают величины А = 1,3 (у обычных «сухих» объективов А ~ 0,9).
Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличения М. Увеличение М. в пределах 500А—1000А наз. полезным, т. к. при нём глаз различает все элементы структуры объекта, разрешаемые М. При увеличениях св. 1000 А не выявляются никакие новые подробности структуры препарата; всё же иногда такие увеличения применяются, напр. в микрофотографии, при микропроекции.
Методы наблюдения (микроскопия). Структуру препарата можно различить, если разные его ч-цы по-разно-
419
му поглощают и отражают свет либо отличаются одна от другой (или от среды) показателями преломления. Эти св-ва обусловливают разницу амплитуд и фаз световых волн, прошедших через разл. участки препарата, от чего, в свою очередь, зависит контрастность изображения. Поэтому методы наблюдения, применяемые в микроскопии, выбираются в зависимости от хар-ра и св-в изучаемого препарата.
Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов с включёнными в них абсорбирующими (поглощающими свет) ч-цами и деталями. Таковы, напр., тонкие окрашенные срезы животных и растит. тканей, тонкие шлифы минералов. В отсутствии препарата пучок лучей из конденсора 6 (рис. 1) проходит через объектив 8 и даёт равномерно освещённое поле вблизи фокальной плоскости окуляра 9. Если в препарате 7 имеется абсорбирующий объект, то он отчасти поглощает и отчасти рассеивает падающий на него свет (штриховая линия), что и обусловливает, согласно дифракц. теории, возникновение изображения. Метод может быть полезен и при неабсорбирующих объектах, если они рассеивают освещающий пучок настолько сильно, что значит. часть пучка не попадает в объектив.
Метод светлого поля в отражённом свете (рис. 2) применяется для наблюдения непрозрачных объектов, напр. шлифов металлов 4.
Освещение препарата производится от осветителя 1 и полупрозрачного зеркала 2 сверху через объектив 3, к-рый выполняет одновременно и роль конденсора. Изображение создаётся в плоскости 6 объективом совместно с тубусной линзой 5; структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются неоднородности, рассеивающие падающий на них свет.
М е т о д т ё м н о г о п о л я в п р о х о д я щ е м с в е т е (рис. 3) применяется для получения изображений прозрачных, неабсорбирующих объектов. Свет от осветителя 1 и зеркала 2 проходит спец. т. н. к о н д е н с о р т ё м н о г о п о л я 3 в виде полого конуса и непосредственно в объектив 5 не попадает. Изображение создаётся только светом, рассеянным микрочастицами препарата 4. В поле зрения 6 на тёмном фоне видны светлые изображения ч-ц, отличающихся от окружающей среды по показателю преломления.
М е т о д у л ь т р а м и к р о с к о п и и, основанный на этом же принципе (освещение препарата в ультрамикроскопах производится пер-
пендикулярно направлению наблюдения), даёт возможность обнаруживать сверхмелкие детали, размеры к-рых (~2•10-9 м) лежат далеко за пределами разрешения М. (см. Ультрамикроскоп).
При наблюдении по методу тёмного поля в отражённом свете непрозрачные препараты (напр., шлифы металлов) освещают сверху специальной кольцевой системой, расположенной вокруг объектива и наз. э п и к о н д е н с о р о м.
Метод наблюдения в поляризованном свете (в проходящем и отражённом) применяется для исследования под М. анизотропных объектов (см. Оптическая анизотропия), таких, как минералы, руды, зёрна в шлифах сплавов, нек-рые животные и растит. ткани и клетки. С помощью анализаторов и компенсаторов, к-рые включены в оптич. систему, изучается изменение поляризации света, прошедшего через препарат.
М е т о д ф а з о в о г о к о н т р а с т а служит для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. К числу таких объектов относятся, напр., живые неокрашенные животные ткани. Метод основан на том, что даже при малом различии показателей преломления объекта и среды световая волна, прошедшая сквозь них, претерпевает разные изменения по фазе и приобретает т. н. фазовый рельеф. Эти фазовые изменения преобразуются в изменения яркости («амплитудный
рельеф») с помощью спец. фазовой пластинки (фазового кольца), расположенной вблизи заднего фокуса объектива. Лучи, прошедшие через препарат, полностью проходят через фазовое кольцо, к-рое изменяет их фазу на /4. В то же время лучи, рассеянные в препарате (отклонённые), не попадают в фазовое кольцо и не получают дополнит. сдвига фазы. С учётом фазового сдвига в препарате разность фаз между лучами отклонёнными и неотклонёнными оказывается близкой к 0 или /2, и в результате интерференции света в плоскости изображения препарата они заметно усиливают или ослабляют друг друга, давая контрастное изображение структуры препарата, в к-ром распределение яркостей воспроизводит указанный выше фазовый рельеф.
М е т о д и н т е р ф е р е н ц и о н н о г о к о н т р а с т а состоит в том, что каждый луч, входящий в М., раздваивается: один проходит сквозь наблюдаемую ч-цу, а второй — мимо неё. В окулярной части М. оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. Результат интерференции определяется разностью хода лучей , к-рая выражается ф-лой: =N=(n0-nm)d, где n0, nm — показатели преломления соответственно ч-цы и окружающей среды, d — толщина ч-цы, N — порядок интерференции. Принципиальная схема одного из способов осуществления интерференц. контраста показана на рис. 4.
Конденсор 1 и объектив 4 снабжены двоякопреломляющими пластинками (помечены на рисунке диагональными стрелками), первая из к-рых расщепляет исходный световой луч на два луча, а вторая воссоединяет их. Один из лучей, проходя через объект 3, запаздывает по фазе (приобретает разность хода по сравнению со вторым лучом); величина этого запаздывания измеряется компенсатором 5. Метод интерференц. контраста в нек-рых отношениях сходен с методом фазового контраста — оба они основаны на интерференции лучей, прошедших через микрочастицу и миновавших её. Отличие интерференц. метода от метода фазового контраста заключается гл. обр. в возможности с высокой точностью (до /300) измерять разности хода, вносимые микрообъектом, используя компенсаторы. На основании этих измерений можно производить количественные расчёты, напр., общей массы и концентрации сухого в-ва в клетках биол. препаратов.
Метод исследования в свете люминесценции ос-
420
нован на том, что под М. изучается зелено-оранжевое свечение объекта, возникающее при его освещении сине-фиолетовым или УФ светом (см. Люминесценция). Для этой цели перед конденсором и после объектива М. вводят соответствующие светофильтры. Первый из них пропускает от источника-осветителя только излучение, вызывающее люминесценцию объекта, второй (после объектива) пропускает к глазу наблюдателя только свет люминесценции. Метод применяется в микробиологии, цитологии, микро-хим. анализе, дефектоскопии и т. п.
М е т о д н а б л ю д е н и я в У Ф л у ч а х позволяет увеличить предельную разрешающую способность М., пропорциональную 1/ Этот метод расширяет возможности микроскопич. исследований также за счёт того, что ч-цы многих в-в, прозрачные в видимом свете, сильно поглощают УФ излучение определ. длин волн и, следовательно, легко различимы в УФ изображениях. Изображения в УФ микроскопии регистрируют либо фотографированием, либо с помощью электронно-оптического преобразователя или люминесцирующего экрана.
Метод наблюдения в ИК лучах также требует преобразования невидимого для глаза изображения в видимое путём его фотографирования или с помощью электронно-оптич. преобразователя. ИК микроскопия позволяет изучать внутр. структуру объектов, непрозрачных в
видимом свете, напр. тёмных стёкол, нек-рых кристаллов, минералов.
Основные узлы микроскопа. Кроме указанных выше оптич. узлов (напр., объектив, окуляр), в М. имеются также штатив или корпус, предметный столик для крепления препарата, механизмы для грубой и точной фокусировки, устройство для крепления объективов и тубус для установки окуляров.
Применение того или иного типа конденсора (светлопольные, темнопольные и т. д.) зависит от выбора необходимого метода наблюдения.
Объективы в большинстве совр. М. съёмные. По исправлению хроматических аберраций объективы разделяются на ахроматы, наиболее простые по устройству, и апохроматы, к-рые имеют улучшенную хроматич. коррекцию. Для исправления кривизны поля используются п л а н а х р о м а т ы и п л а н а п о х р о м а т ы, имеющие плоское поле зрения, что особенно важно для микрофотографии.. Кроме того, объективы различаются: а) по спектр. хар-кам — на объективы для видимой области спектра и для УФ и ИК микроскопии (линзовые и зеркально-линзовые); б) по длине тубуса, на к-рую они рассчитаны (в зависимости от конструкции микроскопа); в) по среде между объективом и препаратом — на сухие и иммерсионные; г) по методу наблюдения — на обычные, фазово-контрастные и др.
Тип применяемого о к у л я р а при данном методе наблюдения определяется выбором объектива М. Окуляры Гюйгенса рассчитаны для объективов-ахроматов мелких и средних увеличений, окуляры компенсационные — для апохроматов, фотоокуляры — для проекций н т. д.
Приспособления к М. позволяют улучшить условия наблюдения и расширить возможности исследований, осуществлять разные виды освещения препаратов, определять размеры объектов, фотографировать препараты через М., производить микроспектрофотометрирование и т. п.
Типы микроскопов определяются либо областью применения, либо методом наблюдения. Биологические М. предназначены для исследований в микробиологии, гистологии, цитологии, ботанике, медицине, а также для наблюдения прозрачных объектов в физике, химии и т. д. В биол. исследованиях используются также люминесцентные и инвертированные М. В последних объектив располагается под наблюдаемым объектом, а конденсор — сверху. Эти М. предназначены для исследования культуры тканей, находящихся в питат. среде, и снабжены термостатирующимп камерами, а иногда и устройствами для киносъёмки медленных процессов. М е т а л л о г р а ф и ч е с к и е М. предназначены для исследования микроструктур металлов и сплавов.
Снятые таким М. микрофотографии нетравленого шлифа металла представлены на рис. 5 (а — в светлом поле, б — с фазово-контрастным устройством). П о л я р и з а ц и о н н ы е М. снабжены дополнительно поляризац. устройствами и предназначены гл. обр. для исследования шлифов минералов и руд. С т е р е о м и к р о с к о п ы служат для получения объёмных изображений наблюдаемых предметов. И з м е р и т е л ь н ы е М. предназначены для разл. точных измерений в машиностроении.
Кроме этих групп М., имеются специализированные М., напр.: микроустановка для киносъёмки быстрых и медленных процессов (движение микроорганизмов, процессы деления
клеток, роста кристаллов и т. п.): М. для изучения следов яд. ч-ц в фотоэмульсиях; высокотемпературные М. для исследования объектов, нагретых до 2000°С; хирургич. М. слабого увеличения, применяемые при операциях; интерференционные М. для количеств. исследований. Весьма сложными приборами явл. микроспектрофотометрич. установки для определения спектров поглощения препаратов, телевизионные анализаторы микроизображений и др. Первые представляют собой сочетание микроскопа со спец. монохроматорами и устройствами для измерения световых потоков; во вторых М. работает совместно с телевизионными и электронными системами, к-рые производят автоматич. определение геом. хар-к изучаемых структур.
• Михель К., Основы теории микроскопа, пер. с нем., М., 1955; Микроскопы, под ред. Н. И. Полякова, Л., 1969; Т у д о р о в с к и й А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., т. 1—2, М.—Л., 1948—52; Ф е д и н Л. А., Б а р с к и й И. Я., Микрофотография, Л., 1971; А г р о с к и н Л. С., П а п а я н Г. В., Цитофотометрия, Л., 1977.
Л. А. Федин.
МИКРОСКОПИЯ, общее название методов наблюдения в микроскоп неразличимых человеческим глазом объектов. Подробнее см. в ст. Микроскоп.
МИКРОТРОН, циклический резонансный ускоритель эл-нов с постоянным во времени управляющим магн. полем и постоянной частотой ускоряющего электрич. поля, в к-ром условие резонанса сохраняется благодаря изменению кратности частоты (отношения частоты ускоряющего поля к частоте обращения ч-цы) от оборота к обороту. См. Ускорители.
МИКРОФОН (от греч. mikros — малый и phone — звук), приёмник звука для возд. среды. М. явл. электроакустическим преобразователем и применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи. Простейший М.— угольный, используемый в телефонной трубке. Его диафрагма, воспринимающая звук. давление, колеблется, изменяя степень уплотнения и, следовательно, электрич. сопротивление находящегося в капсуле и прилегающего к диафрагме угольного порошка. В результате возникают изменения тока, протекающего через М. Угольные М. несовершенны: подвержены перегрузке, создают искажения, нестабильны. Применяются в осн. в телефонной связи.
В электродинамич. М. катушечного типа (рис. 1) с диафрагмой D связана катушка K', расположенная в кольцевом зазоре сильного магнита NS. При колебаниях диафрагмы под действием звук. волны, согласно электромагнитной индукции в катушке наводится эдс, создающая перем. напряжение на её зажимах. Такой М.
421
Рис. 1. Схема устройства микрофона с подвижной катушкой.
имеет небольшие габариты, обладает равномерной частотной хар-кой и надёжен в эксплуатации. В электродинамич. М. ленточного типа вместо катушки в магн. поле располагается очень тонкая (~ 2 мкм) гофрированная металлич. ленточка, на к-рую действует звук. давление. Он конструктивно прост, имеет хорошую частотную хар-ку. Электродинамич. М. применяются в системах звукозаписи и звукопередачи.
В конденсаторном М. подвижная мембрана М (рис. 2) явл. обкладкой конденсатора.
Рис. 2. Схема конденсаторного микрофона.
Под действием звук. давления р меняется расстояние d между ней и неподвижным массивным электродом С и, следовательно, меняется электрич. ёмкость конденсатора. Если к мембране М и электроду С приложено пост. напряжение Е, то изменение ёмкости вызывает появление тока в цепи конденсатора, сила к-рого изменяется в соответствии со звук. колебаниями. Такой М. имеет малые размеры, равномерную частотную хар-ку и применяется как измерительный М., а также в высококачеств. системах звукозаписи и звукопередачи. Электретный М. по принципу действия и конструкции схож с конденсаторным; роль неподвижной обкладки конденсатора и источника пост. напряжения играет пластина из электрета.
В пьезоэлектрич. М. звук. волны воздействуют на пластинку из пьезоэлектрика, напр. из сегнетовой соли или пьезокерамики, вызывая на её металлич. обкладках электрич. напряжения (см. Пьезоэлектричество). В эл.-магн. М. приёмным элементом звук. колебаний служит диафрагма, жёстко связанная со стальным якорем, поверх к-рого намотана неподвижная катушка из провода. При колебаниях якоря в зазоре пост. магнита на выводах катушки появляется эдс. Пьезоэлектрические и эл.-магнитные М. применяются гл. обр. в слуховых аппаратах.
• Фурдуев В. В., Акустические основы вещания, М., 1960; Дольник А. Г., Эфрусси М. М., Микрофоны, 2 изд., М., 1967; Римский-Корсаков А. В., Электроакустика, М., 1973.
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. В М. используются различные св-ва тв. тела, особенно полупроводников, для создания функциональных блоков и узлов, связанных электрически, конструктивно и технологически. В едином технологич. процессе обработки отд. участкам ПП придаются св-ва разл. элементов (диодов, транзисторов и т. д.) и их соединений, так что они образуют и н т е г р а л ь н у ю с х е м у (см. Полупроводниковые прибора). Наряду с интегральной М. существует вакуумная М. и функциональная М. В интегральной М. используется планарно-эпитаксиальная технология (см. Эпитаксия), фотолитография, ионное внедрение, окисление, нанесение металлич. плёнок и т. д. Приборы вакуумной М. выполняются либо в виде плёночных интегральных схем с навесными микроминиатюрными электровакуумными приборами, либо в виде полностью вакуумных узлов. В функциональной М. используются оптич. явления (оптоэлектроника), взаимодействие эл-нов с акустич. волнами (акустозлектроника), сверхпроводимость и др.
• Интегральные схемы, пер. с англ., М., 1970; Микроэлектроника. Сб. ст., в. 1—9, М., 1967—76; M e й н д л Д ж., Элементы микроэлектронных схем, «УФН», 1979, т. 127, в. 2.
МИЛЛЕРА ИНДЕКСЫ, см. в ст. Индексы кристаллографические.
МИЛЛИ... (от лат. mille — тысяча), приставка к наименованию ед. физ. величины для образования наименования дольной единицы, равной 1/1000 от исходной. Сокращённые обозначения: m, м. Напр., 1 мА (миллиампер)= 10-3 А.
МИЛЛИБАР (мбар, mbar), внесистемная ед. давления, равная 10-3 бара; 1 мбар=102 Па=103 дин/см2 = 0,986923•10-3 атм = 0,75006 мм рт. ст.
МИЛЛИМЕТР ВОДЯНОГО СТОЛБА (мм. вод. ст., mm H2O), внесистемная ед. давления; 1 мм вод. ст.=9,80665 Па =10-4 кгс/см2 = 7,355•10-3 мм рт. ст.
МИЛЛИМЕТР РТУТНОГО СТОЛБА (мм рт. ст., mm Hg), внесистемная ед. давления; 1 мм рт. ст.= 133,332 Па-=1,35952•10-3 кгс/см2 = 13,595 мм вод. ст.
Достарыңызбен бөлісу: |