TheLib.Ru » Энциклопедии » БСЭ » Большая Советская Энциклопедия (ФА) » онлайн-чтение (стр. 6)

 

 

Микроскоп,раздел Методы освещения и наблюдения (микроскопия).

фазосдвигающая цепь,состоящая из резистора и конденсатора или резистора и катушки индуктивности. Такие Ф. обычно используют для создания фиксированного фазового сдвига в пределах от 0 до 90°. Более совершенны Ф., выполненные в виде мостовой цепи из 3 резисторов и 1 конденсатора, которые обеспечивают регулируемый сдвиг в пределах от 0 до 180° (при мало изменяющейся величине выходного сигнала). Применяют также транзисторные (ламповые) мостовые Ф., в состав которых входит фазоинвертор с разделённой нагрузкой; такие Ф. дают сдвиг фазы на 180°. Фазовый сдвиг, вносимый перечисленными Ф., зависит от частоты. Этот недостаток устраняется в следящих Ф., у которых при отклонении фазового сдвига от заданного значения параметры автоматически изменяются так, чтобы это отклонение уменьшилось. Для регулирования фазы в цепях переменного тока промышленной частоты применяют вращающиеся трансформаторы, сельсины, а также трёхфазные асинхронные электродвигатели с заторможенным ротором (см. Фазорегулятор ) .В диапазоне дециметровых и более коротких волн применяют Ф., собранные из отрезков коаксиальных линий и волноводов (см. Фазовращатель СВЧ). Погрешность установки фазы в электромеханических Ф. составляет 0,5–1°, в электронных 0,05–0,1°.
     Лит.:Валитов Р. А., Сретенский В. Н., Радиотехнические измерения, М., 1970; Авраменко В. Л., Галямичев Ю. П., Ланнэ А. А., Электрические линии задержки и фазовращатели. (Справочник), М., 1973; Кушнир Ф. В., Радиотехнические измерения, 3 изд., М., 1975.

фазы электромагнитных колебаний на выходе линии передачи СВЧ (полого пли диэлектрического радиоволновода,коаксиальной длинной линии, полосковой линии) относительно фазы колебаний на её входе, осуществляемого посредством изменения электрической длины этой линии. (Электрическая длина линии равна 2p l/l b , где l –её геометрическая длина, l b–длина волны в линии.) Ф. подразделяются на регулируемые и нерегулируемые.
     Регулируемый Ф. – участок фидера,вносящий фазовый сдвиг на определённой частоте (или требуемые сдвиги фаз в заданной полосе частот), который при необходимости можно регулировать по величине. Различают Ф. с механическим (или электромеханическим) управлением фазовым сдвигом и Ф. с электрическим управлением. К первым относятся: раздвижная секция коаксиальной линии, регулируемая посредством изменения l; волноводный диэлектрический Ф. – отрезок волновода, содержащий перемещаемую пластину из диэлектрика,управление сдвигом фаз в котором основано на изменении фазовой скорости волны и l b при изменении положения пластины в волноводе; сжимная секция – отрезок прямоугольного волновода, узкие стенки которого снабжены упругими подвесками, позволяющими изменять ширину волновода (и тем самым l b ); мостовой Ф. – многоплечее устройство СВЧ (коаксиальное или волноводное), снабженное двумя согласованно изменяемыми по длине короткозамкнутыми шлейфами и являющееся, по существу, направленным ответвителем.Ко вторым относятся Ф. с полупроводниковыми элементами (такими, как полупроводниковые диодыс р – i – n-cтруктурой; варакторы, или варикапы ) ,с ферритовыми устройствами; с сегнетоэлектриком; плазменные. Наиболее перспективны Ф. на р – i – n-диодах, используемых в качестве коммутационных элементов. Диоды позволяют изменять фазовый сдвиг ступенчато, посредством либо прямого изменения l,либо подключения к линии (через диоды) набора шлейфов. Распространены также ферритовые Ф., работа которых основана на взаимодействии электромагнитной волны с нескомпенсированными магнитными моментами подрешёток феррита.Ферритовые Ф. бывают взаимные, обеспечивающие одинаковый сдвиг для обоих направлений распространения волны, и невзаимные (частный случай последних – гиратор ) .
     Нерегулируемый Ф. реализуют в виде калиброванного по фазе отрезка фидера, фазовый сдвиг в котором достигается подбором значения его длины, размеров поперечного сечения (при использовании волновода) либо эффективной диэлектрической проницаемости.
     Ф. используют в различных устройствах сверхвысоких частот техники,например в системах с большим числом потребителей – для обеспечения требуемого распределения начальных фаз поступающих к ним сигналов, в фидерах радиосистем – для выравнивания электрических длин фидеров, в фазированных антенных решётках и др. когерентных радиосистемах.
     Лит.:СВЧ устройства на полупроводниковых диодах, М., 1969; Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М., 1970; Вова Н. Т., Стукало Н. А., Храмов В. А., Управляющие устройства СВЧ, К., 1973.
      Р. И. Перец.

преломления показатель и способность поглощать оптическое излучение разнятся настолько мало, что эти элементы неразличимы при иных методах наблюдения и получения изображений в микроскопе. В то же время сдвиги фаз световых волн, вносимые такими элементами, могут заметно отличаться один от другого, образуя т. н. «фазовый рельеф», на который не реагируют ни глаз, ни фоточувствительный слой. Метод Ф. к. состоит в преобразовании (с помощью вспомогательного оптического устройства) «фазового рельефа» в изменения интенсивностей (амплитуд) световых волн – в т. н. «амплитудный рельеф», который и регистрируется фотоприёмником. Метод Ф. к. разработан Ф. Цернике в 1935. Подробнее см. Микроскоп,раздел Методы освещения и наблюдения (микроскопия), а также лит. к этой статье.

фазовом пространстве.Для механической системы с Nстепенями свободы элементарный Ф. о. равен dpdq = dp 1dq 1... dp Ndq N,где q 1,..., q N– обобщённые координаты,а p 1,..., p N– обобщённые импульсысистемы. Ф. о. конечной фазовой области Gравен 2N-mepному интегралу т Gdpdq.Если система описывается уравнениями Гамильтона (см. Механики уравнения канонические ) ,то при движении системы её Ф. о. остаётся неизменным ( Лиувилля теорема ) ,это позволяет ввести нормированные функции распределения в фазовом пространстве.

фазы в другую при изменении внешних условий – температуры, давления, магнитного и электрического полей и т.д.; в узком смысле – скачкообразное изменение физических свойств при непрерывном изменении внешних параметров. Различие двух трактовок термина «Ф. п.» видно из следующего примера. В узком смысле переход вещества из газовой фазы в плазменную (см. Плазма ) не является Ф. п., так как ионизация газа происходит постепенно, но в широком смысле это – Ф. п. В данной статье термин «Ф. п.» рассматривается в узком смысле.
     Значение температуры, давления или какой-либо другой физической величины, при котором происходит Ф. п., называют точкой перехода.
     Различают Ф. п. двух родов. При Ф. п. первого рода скачком меняются такие термодинамические характеристики вещества, как плотность, концентрация компонент; в единице массы выделяется или поглощается вполне определённое количество теплоты, носящее название теплоты перехода. При Ф. п. второго рода некоторая физическая величина, равная нулю с одной стороны от точки перехода, постепенно растет (от нуля) при удалении от точки перехода в другую сторону. При этом плотность и концентрации изменяются непрерывно, теплота не выделяется и не поглощается.
     Ф. п. – широко распространённое в природе явление. К Ф. п. 1 рода относятся: испарение и конденсация, плавление и затвердевание, сублимация и конденсация в твёрдую фазу, некоторые структурные переходы в твёрдых телах, например образование мартенсита в сплаве железо – углерод. В антиферромагнетиках с одной осью намагничивания магнитных подрешёток Ф. п. 1 рода происходит во внешнем магнитном поле, направленном вдоль оси. При определённом значении поля моменты магнитных подрешёток поворачиваются перпендикулярно направлению поля (происходит «опрокидывание» подрешёток). В чистых сверхпроводниках магнитное поле вызывает Ф. п. 1 рода из сверхпроводящего в нормальное состояние (см. Сверхпроводимость ) .
     При абсолютном нуле температуры и фиксированном объёме термодинамически равновесной является фаза с наинизшим значением энергии. Ф. п. 1 рода в этом случае происходит при тех значениях давления и внешних полей, при которых энергии двух разных фаз сравниваются. Если зафиксировать не объём тела V,а давление р,то в состоянии термодинамического равновесия минимальной является энергия Гиббса Ф (или G), а в точке перехода в фазовом равновесии находятся фазы с одинаковыми значениями Ф (см. Гиббсова энергия ) .
     Многие вещества при малых давлениях кристаллизуются в неплотноупакованные структуры. Например, кристаллический водород состоит из молекул, находящихся на сравнительно больших расстояниях друг от друга; структура графита представляет собой ряд далеко отстоящих слоев атомов углерода. При достаточно высоких давлениях таким рыхлым структурам соответствуют большие значения энергии Гиббса. Меньшим значениям Ф в этих условиях отвечают равновесные плотноупакованные фазы. Поэтому при больших давлениях графит переходит в алмаз,а молекулярный кристаллический водород должен перейти в атомарный (металлический). Квантовые жидкости 3He и 4He при нормальном давлении остаются жидкими вплоть до самых низких из достигнутых температур ( Т~ 0,001 К). Причина этого – в слабом взаимодействии частиц и большой амплитуде их колебаний при температурах, близких к абсолютному нулю (т. н. нулевых колебаний, см. Неопределённостей соотношение ) .Однако повышение давления (до 20 атмпри Т»0 К) приводит к затвердеванию жидкого гелия. При отличных от нуля температурах и заданных давлении и температуре равновесной по-прежнему является фаза с минимальной энергией Гиббса (минимальная энергия, из которой вычтена работа сил давления и сообщенное системе количество теплоты).
     Для Ф. п. 1 рода характерно существование области метастабильного равновесия вблизи кривой Ф. п. 1 рода (например, жидкость можно нагреть до температуры выше точки кипения или переохладить ниже точки замерзания). Метастабильные состояния существуют достаточно долго по той причине, что образование новой фазы с меньшим значением Ф (термодинамически более выгодной) начинается с возникновения зародышей этой фазы. Выигрыш в величине Ф при образовании зародыша пропорционален его объёму, а проигрыш – площади поверхности (значению поверхностной энергии ) .Возникшие маленькие зародыши увеличивают Ф, и поэтому с подавляющей вероятностью они будут уменьшаться и исчезнут. Однако зародыши, достигшие некоторого критического размера, растут, и всё вещество переходит в новую фазу. Образование зародыша критического размера – очень маловероятный процесс и происходит достаточно редко. Вероятность образования зародышей критического размера увеличивается, если в веществе имеются чужеродные включения макроскопических размеров (например, пылинки в жидкости). Вблизи критической точки разница между равновесными фазами и поверхностная энергия уменьшаются, легко образуются зародыши больших размеров и причудливой формы, что отражается на свойствах вещества (см. Критические явления ) .
     Примеры Ф. п. II рода – появление (ниже определённой в каждом случае температуры) магнитного момента у магнетика при переходе парамагнетик – ферромагнетик, антиферромагнитного упорядочения при переходе парамагнетик – антиферромагнетик,возникновение сверхпроводимости в металлах и сплавах, возникновение сверхтекучести в 3He и 4He, упорядочение сплавов, появление самопроизвольной (спонтанной) поляризации вещества при переходе параэлектрик – сегнетоэлектрик и т.д.
     Л. Д. Ландау (1937) предложил общую трактовку всех Ф. п. II рода, как точек изменения симметрии: выше точки перехода система обладает более высокой симметрией, чем ниже точки перехода. Например, в магнетике выше точки перехода направления элементарных магнитных моментов ( спинов ) частиц распределены хаотически. Поэтому одновременный поворот всех спинов не меняет физических свойств системы. Ниже точки перехода спины имеют преимущественную ориентацию. Одновременный их поворот изменяет направление магнитного момента системы. Другой пример: в двухкомпонентном сплаве, атомы которого Аи Врасположены в узлах простой кубической кристаллической решётки,неупорядоченное состояние характеризуется хаотическим распределением атомов А и Впо узлам решётки, так что сдвиг решётки на один период не меняет её свойств. Ниже точки перехода атомы сплава располагаются упорядоченно: ... ABAB...Сдвиг такой решётки на период приводит к замене всех атомов Ана Вили наоборот. В результате установления порядка в расположении атомов симметрия решётки уменьшается.
     Сама симметрия появляется и исчезает скачком. Однако величина, характеризующая асимметрию (параметр порядка), может изменяться непрерывно. При Ф. п. II рода параметр порядка равен нулю выше точки перехода и в самой точке перехода. Подобным образом ведёт себя, например, магнитный момент ферромагнетика, электрическая поляризация сегнетоэлектрика, плотность сверхтекучей компоненты в жидком 4He, вероятность обнаружения атома Ав соответствующем узле кристаллической решётки двухкомпонентного сплава и т.д.
     Для Ф. п. II рода характерно отсутствие скачков плотности, концентрации, теплоты перехода. Но точно такая же картина наблюдается и в критической точке на кривой Ф. п. I рода (см. Критические явления ) .Сходство оказывается очень глубоким. Вблизи критической точки состояние вещества можно характеризовать величиной, играющей роль параметра порядка. Например, в случае критической точки на кривой равновесия жидкость – пар это – отклонение плотности от среднего значения. При движении по критической изохоре со стороны высоких температур газ однороден, и эта величина равна нулю. Ниже критической температуры,вещество расслаивается на две фазы, в каждой из которых отклонение плотности от критической не равно нулю. Поскольку вблизи точки Ф. п. II рода фазы мало отличаются друг от друга, возможно образование зародышей большого размера одной фазы в другой ( флуктуации ) ,точно так же, как вблизи критической точки. С этим связаны многие критические явления при Ф. п. II рода: бесконечный рост магнитной восприимчивости ферромагнетиков и диэлектрической постоянной сегнетоэлектриков (аналогом является рост сжимаемости вблизи критической точки жидкость – пар), бесконечный рост теплоёмкости, аномальное рассеяние электромагнитных волн [световых в жидкости и паре (см.