1tom - 0603.htm

641
Кристаллоакустика) и обусловливает его акустич. активность ≈ способность поворачивать плоскость поляризации волны (аналогично оптической активности]. При более низких частотах этот эффект становится пренебрежимо мал.
Д. з, удалось рассчитать лишь для сравнительно небольшого числа релаксац. процессов, перечисленных ниже. Релаксация кнезеровского типа, обусловленная наличием в однородной среде дополнит, тормоцинамич,
переменной £, релаксирующей по закону | ≈ ≈ ($,≈ W-|[,)/T, где £о ≈ равновесное значение £, приводит (ори малом Д) к след, зависимости с от to:
1-:-
- г ^С
СО
'V²
-^Lo
К релаксации кнезеровского типа относятся: процесс перераспределения энергии между постулат, и внутр. степенями свободы молекул в газе; двусторонняя хим. реакция, идущая между компонентами смеси (газовой или жидкой); диссоциация солей в растворах; процесс перераспределения электронов, вызванный искажением ферма-поверхности звуковой волной в металлах; аналогичный процесс, вызванный искажением зон и изменением ширины запрещ╦нной зоны в полупроводниках и т. д. С квантовой точки зрения, к кнезсровской релаксации приводит происходящее под влиянием звука изменение насел╦нности эпергетич. уровней в любых присутствующих в среде двухуровневых (многоуровневых) подсистемах.
Резонансная релаксация, наблюдаемая в области частот, близких к собств. частоте ю₀ имеющихся в среде резонаторов той или иной природы, приводит к зависимости с от (а в виде
с=--с.
1-
to*
1-А
O)¹
<*
('
(1)
где со₀ ≈ резонансная частота, с₀ ≈ скорость звука при и>/ш₀≈*-0, d ≈ удвоенный коэф. затухания колеба-
ний резонатора, А = (с_малс≈с_мин)^/(и₀с₀, с
макс
II
∙мин
≈ макс, и мин. значения скорости. При квантовом подходе обычно считают, что резонансная релаксация имеет место в средах, включающих двухуровневые (£", £') подсистемы любой природы, на частотах, близких к (£"≈£')/& Резонансная релаксация наблюдается как в однородных» так и в микронеоднородпых средах. Она определяет Д. з_м напр., в ст╦клах при низких
∙темп-pax, в системе обладающих спином связанных частиц, помещ╦нных в магн, поле, и в др. однородных средах. В микронеоднородных средах резонансная Д. з. наблюдается при включениях в виде резонаторов. Вода, содержащая пузырьки газа,≈ важный для гидроакустики пример такой среды. Скорость звука в жидкости с газовыми пузырьками определяется выражением (1) с Л^Фрл/а^ и со₀=|^А3/|^й²р₁р₂, где а ≈ радиус пузырька, p_t ≈ плотность жидкости, $_} и $₂ ≈
∙сжимаемости жидкости и газа, Ф ≈ относительный объ╦м, занятый пузырьками, к-рый считается достаточно малым. Др. примером микроиеоднородной среды с включениями в виде резонаторов является кристалл, содержащий петли дислокаций, когда последние можно описать моделью струны, закрепл╦нной на концах .(т. н. Франка ≈ Рида источники}.
Релаксация, связанная с флуктуациями разл. термо-дииамич. величин, приводит к Д. з., особенно существенной вблизи критич. точек и фазовых переходов 2-го рода, где велики флуктуации параметра порядка, соответствующего данному фазовому переходу. Амплитуда этих флуктуации, время их рассасывания и радиус корреляции меняются под влиянием изменения давления и темп-ры в звуковой волне, прич╦м новое распределение флуктуации запаздывает по отношению к измене-
нию давления, что и приводит к Д. з. и избыточному поглощению. Выражения для Д. з. зависят от того, каким ур-нием описывается процесс рассасывания флуктуации. Д. з. в этом случае сильно зависит от близости к темп-ре перехода.
Характерный для микронеоднородных сред релак-сац. процесс, состоящий в выравнивании значений некрой дополнит, термодинамич. переменной | {принимающей разл. значения в среде п включениях при изменении давлений в звуковой волне) пут╦м диффузии (теплопроводности) через границы включений, приводит к след, зависимости с от ш:
1+1
Р К т)
(2)
где
F (со ) ≈ ≈
~² w <i-0 l'«i{l + tb [(1-0 I'
i ≈ мнимая единица, т=а²/2£, а ≈ радиус включений (сферических), D ≈ коэфф. диффузии (температуропроводности). Выражение (2) определяет; Д. з. в эмульсиях, обусловленную выравниванием разности темп-р между их компонентами; аналогичную Д. з. в поликристаллах; Д. з. в сильновязких жидкостях. Последнюю можно представить как двухфазную среду, состоящую из неупорядоченной жидкости и помещ╦нных в не╦ упорядоченных областей, степень порядка в к-рых характеризуется величиной |, имеющей смысл концентрации дырок Френкеля (аналог вакансий в кристаллах). При изменении давления меняется равновесное значение | в упорядоченных областях, что и приводит к диффузии дырок через их границы. Запаздывание этого процесса относительно изменения фазы звуковой волны и приводит к Д. з. Подобным выражением описывается Д. з, во взвесях, связанная с отставанием тяж╦лых частиц от жидкости при движении последней в звуковой волне; возбуждаемые при этом частицами вязкие волны постепенно передают им импульс от жидкости; запаздывание этого процесса обмена импульсом и приводит к указанной Д. а.
В узком смысле Д. з. иногда наз. дисперсионный скачок скорости звука Д≥ {с_м ≈ с₀}1с^ где с_п и с₀ ≈ значения скорости звука при о>т-*-со и от≈и). Величина Д для разл. релаксац. процессов приведена в табл.
Дисперсионные скачки скорости для некоторых веществ


Вещество	То мп -pa, ^СС	А, %
Газы;
со_г ..................
cs, ..................
Маловлйкие жидкости:
Бензол ................
Сероуглерод ..,..-.,..,..
Четыр╦ххлористый углерод ....
Анилин ...............	22	У
Нитробензол ............
Сильновязкие жидкости;
Глицерин ..............	-14
Бутандиол 1,3 . . . - .......	≈ о 2- , L
Триацетин ..............	-40
В_г0₃ .................		-200
Электролиты (водные растворы с кон-
центрацией 0,2 мо ль.' л);
CoSO₄ ................	24, S	0,22*
ZnS0₄ ................		0,2Si *
AJ,(S0₄), ..............		0,82 *

U
О. ш
С
и
* Значения соответствуют сумме дисперсионных скачков для релаксац. процессов с частотами выше 1 МГц.
Д. я., обусловленная волповодным характером распространения, имеет место при распространении звука в стержнях, пластинах, волноводах и т. д. Так, при - ._ распространении звука в волноводе с абсолютно ж╦стки- 04/
") }