Упругость и колебания

Существует простой способ оценить величину сил, заставляющих атомы колебаться. Если бы эти силы создавались крошечными пружинками, то достаточно было бы растянуть пружинки и измерить силу их натяжения. Несомненно, что нет способа прикрепить крючки к двум атомам Л и В, растянуть их в разные стороны и измерить силу, воздействующую на атомы и расстояние, на которое они разошлись. Но если прикрепить крючок к миллионам маленьких пружинок одновременно, то сила будет достаточно велика, чтобы ее можно было измерить.

Стальная проволока диаметром 0,8 мм и длиной 1 м растянется под действием груза весом 115 кг на 0,7 см. Поскольку растяжение равномерно, каждый кусок проволоки должен растянуться на 0,7 : 100 = 0,007 см, то есть на 1% своей первоначальной длины. Следовательно, расстояние между соседними атомами должно тоже измениться на 1%.

Разумеется, межатомные связи, обусловленные этими небольшими силами, разрушились бы задолго до того, как атомы разойдутся на 1 см, но если бы они не разрушились, то для растяжения пружинки на 1 см потребовалось бы усилие 0,075 кг. Как видите, атомные межмолекулярные силы — это «довольно жесткая пружинка».

Когда к пружине с такой жесткостью прикрепляется груз и выводится из положения равновесия, то он начинает колебаться. Если груз весит 0,45 кг, то при такой пружине он будет совершать два полных колебания в секунду. При весе 1,8 кг — только одно колебание в секунду, а при меньшем весе они
Таким образом, эта маленькая пружинка заставит атом железа совершать примерно 512 колебаний в секунду. Такая частота в тысячи раз больше частоты любой механической системы, созданной в лаборатории.

Изолированный атом совершает несколько триллионов (108) колебаний в секунду. Если он связан с другим атомом такими же пружинками, то колебание будет передаваться к соседним атомам, пока все атомы кристалла также не станут колебаться даже при такой высокой частоте исходного колебания.


Оставить комментарий

Дома под ключ из пеноблоков фото посмотреть.



Статистика

Рейтинг@Mail.ru