403
КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ СМЕЩЕНИЕ ЧАСТИЦ ≈ смещение Е, частиц среды по отношению к среде в делом,
обусловленное прохождением звуковой волны. К. с. ч.≈ одна из осн. величин, характеризующих звуковую волну. В гармонич, волне вида pj ≈ p0(r}exp ( ≈ iwt)
о (Г) е*Р (~
в плоской бегущей гармония, волне £≈≈p/i(upc (v ≈ колебат. скорость частиц, to ≈2л/, / ≈ частота звука, р ≈ звуковое давление, р ≈ плотность среды, с ≈-скорость звука, г ≈ пространственная координата). Направление К, с, ч, может совпадать или не совпадать с направлением распространении волны в зависимости от типа волны (см. Упругие волны). При всех достижимых интенсишгостях звука |<Я, где X ≈ длина знуковой волны.
Пределы изменения амплитуды К. с. ч. широки: в воздухе при звуковом давлении 2-10^& Па на частоте 1000 Гц (порог слышимости человеческого уха)
^lO"11 м, при £0=300 Па (порог болевого ощущения)
^Ю-4 м.
Методы определения К. с. ч. в газах и жидкостях обычно основываются на измерении звукового давления. К. с. ч. тв╦рдых поверхностей измеряются с помощью разл. механич. и пьезоэлектрич. зондов, компенсируя ее возможное изменение, возникающее при их использовании. Для бесконтактного измерения К. с. ч. тв╦рдых тел применяется прямой оптич. метод: с помощью микроскопа определяется размытие освещ╦нных точек на поверхности колеблющегося телат при этом размеры размытой полосы равны удвоенной амплитуде. Используется также ╦мкостный или индуктивный метод, когда колеблющаяся поверхность служит одной из обкладок конденсатора, включ╦нного в колебат, контур радиогенератора, или входит в цепь магнитопровода катушки индуктивности контура; величина К. с. ч. вычисляется в этом случае по амплитуде модуляции частоты или напряжения &того генератора. Наиб, интерференц. методами с применением лазеров, а также емкостным методом,
В. А. Красгьльнпков,
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР ≈ возбужд╦нные ядерные состояния, в к-рых нуклоны совершают согласованное коллективное движение, приводящее к периодич. зависимости ядерных свойств от времени. При энергии возбуждения £ ниже порога вылета нуклонов (£<7 МэВ) К. в. я. проявляются как серии дискретных уровней, сходные с вибрационными полосами в молекулярных спектрах. При Солее высоких энергиях К. в. я. наблюдаются в виде широких резонансных максимумов в сечениях разнообразных Ядерных реакций (гигантские резонансы). Для К. в. я. характерны большие вероятности эл.-магн. переходов в нижележащие состояния, усиленные по сравнению с типичными значениями для переходов нуклона с одной орбиты на другую (о д н о-частичные переходы). Это усиление свидетельствует о когерентном коллективном характере колебат. движения ≈ при переходе синхронно меняется состояние мн. нуклонов.
Колебания формы ядра. Идея о существовании К. в. я, была сформулирована Н. Бором (N. Bohr) в 1936 в теории составного ядра по аналогии с мак-рископич. телами, где взаимодействие между частицами созда╦т упругие свойства и возможность распространения волн. Первым рассмотренным типом колебаний были колебания ядерной формы в капельной, модели ядра [Н. Бор и Дж. Уилер (3. Wheeler), Я. Френкель, 1939]. Деформация ядра энергетически выгодна с точки зрения кулоновского отталкивания протонов, но увеличивает площадь поверхности. Ядерные силы, создающие поверхностное натяжение, возвращают форму ядра к равновесной, что приводит к колебаниям. Параметры формы являются здесь коллективными переменными, их изменение меняет энер-
гию всех нуклонов, движущихся в общем ядерном поле. Так возникает коллективная потенц. энергия, имеющая минимум при равновесной форме ядра. Около равновесия происходят малые колебания. При больших деформациях колебания неустойчивы и ядро делится (в самых тяж╦лых ядрах уже сферич. форма неустойчива к спонтанному делению). Такое макро-скопич* рассмотрение качественно правильно лишь в среднем, т. к. не учитывает квантовых оболочечных эффектов.
Фсномонологич. теория колебании формы ядра была создана О. Бором (A, Bohr) в 1952. Если в нормальном состоянии плотность ядерного вещества в точке с пространств, координатой г равна р{г), то при К. в. я. возникает периодически зависящее от времени t отклонение бр(гт () плотности от равновесной. Любое колебание можно представить комбинацией нормальных колебат. мод. Для нормальных мод сферич. ядра бр(г, t)=8pL(r)YLM(B, <p)cos to^f, где 6р£ описывает изменение плотности при колебаниях в зависимости от радиуса г, а сферическая функция Удд[(0? ф) ≈в зависимости от направления (0 и <f ≈ полярный и азимутальный углы), индексы L, М соответствуют разл, типам колебаний. Переходя к квантовому описанию, вводят для каждой моды колебат. кванты ≈ фононы. К. в. я. характеризуются числами KLM Ф°~ ионов сорта (LM), прич╦м каждый фолон нес╦т угл. момент L (изменение орбитального момента ядра)
ir его проекцию М па ось колебания, энергию п ч╦тность л≈ (≈1)*-.
L=\
1=2
Рис. 1. Монопольная (L=0), диполькая (£,= 1), квадрупольная
(L≈2) и октупольная (L=3) моды колебаний сферического ядра
с проекцией углового момента L на ось движения М=0. Ди-
польная мода≈«ложная» (смещение без изменения формы).
Типы колебаний сферич. ядра с L=0, 1, 2, 3 и М≈О (продольное движение) показаны на рис. 1. Монопольная мода (L≈0} соответствует колебаниям плотности с сохраненном сферич. симметрии. Дииольнан мода (L ≈1) отвечает смещению центра масс ядра и не реализуется как колебание формы. В квядруиольной моде (£ = 2) форма колеблющегося ядра является сфероидальной, а в октупольной (£.=3) ≈ грушевидной (назв. мод связаны с характером гамма-излучения^ испускаемого при переходе на возбужд╦нного состояния, см. также Мулътипольчое
О
A"=±t, вращение S/f~-sin6cos6 cus
Рис. 2. Простейшие колебания формы ядра с аксиально симметричной кгадру-польной деформацией (изображены проекции формы ядра в направлениях, пор- 5ft~ пендикулирновд и параллельном оси симметрии); вЛ(в,ф,0≈ изменение радиуса поверхности в направлении (6, ф}со временем. Мода с А: ≈ = ±1 ≈ «ложная» {вращение без изменения формы).
В деформированных ядрах равновесная форма обладает аксиальной симметрией. Поэтому фононы имеют определ. значение проекции К угл. момента на ось симметрии. Энергии фононов зависят от |Я|Т так что продольные и поперечные по отношению к оси сим-метрии моды имеют разные частоты (рис. 2).
К =±2, 7-колебаниг
Щ
3
с;
ш
О
*≈≈ 407
