ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
დეკატრონი
დეკატრონი დათვლის პროცესშია
მრავალელექტროდის მბზინავი გამონადენი ნათურა ცივი კათოდით, შექმნილია მრიცხველების ციფრულ სქემებში, ცვლის რეგისტრებში, კომუტატორებში (გადამრთველი დეკატრონები), სიხშირის გამყოფებისთვის. როგორც წესი, ერთ ნათურაზე ხორციელდება ათნიშნა (ათწლეულის) მრიცხველი, საიდანაც მოდის ნათურის სახელწოდება (დეკა-: ათი).
1970-იან წლებში დეკატრონები ჩაანაცვლეს ნახევარგამტარული ინტეგრირებული სქემებით.
ანოდი (ცენტრი), დეკატრონის კათოდები და ქვეკათოდები
ორპულსიანი შექცევადი დეკატრონის დიზაინი ყველაზე მარტივია. ერთადერთი დისკის ანოდის გარშემო არის ათი იზოლირებული ქინძისთავები - ინდიკატორი კათოდები. მეზობელი ინდიკატორის კათოდების თითოეულ წყვილს შორის არის ორი ეგრეთ წოდებული ქვეკათოდი - პირველი და მეორე. ყველა პირველი და მეორე კათოდი ელექტრულად არის დაკავშირებული ორი კათოდური ავტობუსით. გამომავალი ძაბვა აღებულია კათოდებსა და „მიწას“ შორის დაკავშირებული რეზისტორებიდან. ამრიგად, 10-ბიტიან კონტრ-გადამრთველს აქვს 13 ელექტრული სადენი (ანოდი, 10 კათოდი და ქვეკათოდების 2 ჯგუფი). ასევე არსებობს გამყოფი დეკატრონები, რომლებშიც ათი კათოდიდან მხოლოდ ერთს აქვს გარე ტერმინალი.
დასვენების დროს, შედარებით მცირე დადებითი მიკერძოება გამოიყენება ქვეკათოდებზე ინდიკატორ კათოდებთან შედარებით (30-40 ვოლტი). როდესაც ანოდზე გამოიყენება მუდმივი დადებითი ძაბვა, რომელიც საკმარისია ბზინვის გამონადენის გამოწვევისთვის (130-150 ვ ნელი დეკატრონები, რომლებიც ივსება ინერტული აირების ნარევით, ან 420-450 ვ წყალბადით სავსე მაღალსიჩქარიანი დეკატრონებისთვის), გამონადენი. ხდება ანოდსა და ინდიკატორის ერთ-ერთ კათოდს შორის. გამონადენი ვერ გადადის არც ქვეკათოდებზე (დადებითი მიკერძოების გამო) და არც მეზობელ ინდიკატორ კათოდებზე (ქვეკათოდები ქმნიან ეფექტურ ბარიერს, ხოლო ანოდის წინააღმდეგობა ზღუდავს გამონადენის დენს). იმისათვის, რომ დათვლა ზუსტად დაიწყოს ნულოვანი კათოდიდან და არა თვითნებურად ანთებულიდან, ნულოვანი კათოდისთვის გამოიყენება გადატვირთვის პულსი 100-150 ვ ძაბვით.
გამონადენის მეზობელ კათოდზე გადასატანად, პირველ ქვეკათოდზე ჯერ მოკლე უარყოფითი პულსი უნდა წაისვათ. პულსის ამპლიტუდა საკმარისი უნდა იყოს იმისთვის, რომ ქვეკათოდის პოტენციალი დაეცეს კათოდების პოტენციალის ქვემოთ. როგორც კი ქვეკათოდური მიკერძოება ხდება უარყოფითი, გამონადენი გადადის კათოდიდან ქვეკათოდზე. შემდეგი უარყოფითი პულსი გამოიყენება მეორე ქვეკათოდზე უმნიშვნელო გადახურვით პირველთან მიმართებაში, რის შედეგადაც გამონადენი ხტება მეორე ქვეკათოდზე. როდესაც მეორე პულსი ამოღებულია, მეორე ქვეკათოდის პოტენციალი იზრდება და გამონადენი გადახტება უახლოეს ინდიკატორ კათოდზე. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა კათოდი ერთნაირი ძაბვისაა საერთო ქვეკათოდთან შედარებით, მხოლოდ ის კათოდი ანათებს, რომელიც ყველაზე ახლოს არის იონიზებულ ზონასთან.
ათი წყვილი საკონტროლო პულსის გამოყენების შემდეგ, გამონადენი აღწერს სრულ წრეს. თუ ქვეკათოდების დიზაინი სიმეტრიულია, მაშინ ნათურას შეუძლია გადაიტანოს გამონადენი კათოდებს შორის საათის ისრის მიმართულებით და საწინააღმდეგოდ - ამისათვის საკმარისია პირველი პულსის გამოყენება მეორე ქვეკათოდზე, ხოლო მეორე პულსი პირველზე. ქვეკათოდი.
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
ინტერფერომეტრი
განსხვავება ინტერფერომეტრის ორი ანტენის სხივების გზაზე.
საზომი მოწყობილობა, რომლის მოქმედება ეფუძნება ჩარევის ფენომენს. ინტერფერომეტრის მუშაობის პრინციპი ასეთია: ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხივი (სინათლე, რადიოტალღები და სხვ.) სივრცულად იყოფა ორ ან მეტ თანმიმდევრულ სხივად ამა თუ იმ მოწყობილობის დახმარებით. თითოეული სხივი გადის სხვადასხვა ოპტიკურ ბილიკზე და მიმართულია ეკრანზე, ქმნის ჩარევის შაბლონს, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სურათის მოცემულ წერტილში ჩარევის სხივების ფაზური სხვაობის დასადგენად.
ინტერფერომეტრიის დისციპლინა ეხება გაზომვებს ინტერფერომეტრის დახმარებით.
ინტერფერომეტრები გამოიყენება როგორც სიგრძის ზუსტი გაზომვისთვის, კერძოდ მანქანათმშენებლობაში და მანქანათმშენებლობაში, ასევე ოპტიკური ზედაპირების ხარისხის შესაფასებლად და ზოგადად ოპტიკური სისტემების შესამოწმებლად.
იხ. ვიდეო - Интерференция и интерферометры - Интерференция света, способы получения интерференции света, интерферометры, применение интерференции в современной сингулярной оптике.
ბრტყელი მინის ფირფიტები გამოიყენება სხვადასხვა ნაწილის ზედაპირის სიბრტყისა და პარალელურობის ზუსტად გასაზომად. ისინი მზადდება ცილინდრების სახით დაახლოებით ათეული სანტიმეტრის ზომის გაპრიალებული ბაზებით, რომლებიც გამოიყენება გაზომვისთვის ინტერფერენციული მეთოდით. ზედაპირის სიბრტყის გაზომვისას იგი გამოიყენება ბრტყელი შუშის ფირფიტის ერთ-ერთ ძირზე, რომელიც განათებულია მონოქრომატული შუქით მეორე ფუძის გავლით. თუ გაზომილი ზედაპირი საკმარისად ბრტყელია, ბრტყელი შუშის ფირფიტის განათებულ ზედაპირზე წარმოიქმნება პარალელური ჩარევის კიდეებიც. სიბრტყედან გადახრების შემთხვევაში, ზოლები მრუდია სხვადასხვა ხარისხით. ბრტყელი მინის ფირფიტები ასევე გამოიყენება სიგრძის სტანდარტების გაზომვისა და კონტროლისთვის - ბოლო ზომები. ბრტყელი შუშის ფირფიტების პარამეტრები განისაზღვრება GOST 2923-75, მათი მოდელების მაგალითები: PI-60, PI-80, PI-100, PI-120.
ბრტყელი მინის ფირფიტები
ინტერფერომეტრები ასტრონომიაში
ინტერფერომეტრები ფართოდ გამოიყენება ასტრონომიაში რადიო და ოპტიკური ტელესკოპების შესაქმნელად მაღალი გარჩევადობით. ისინი შესაძლებელს ხდიან ტელესკოპის შეცვლას დიდი დიაფრაგმით (რაც აუცილებელია მაღალი გარჩევადობის მისაღებად) ტელესკოპების მასივით, რომლებსაც აქვთ პატარა დიაფრაგმა, რომლებიც დაკავშირებულია ინტერფერომეტრის პრინციპით. ინტერფერომეტრები განსაკუთრებით წარმატებულია რადიოასტრონომიაში. იმის გათვალისწინებით, რომ შედარებით დაბალი რადიო სიხშირეები არ ექვემდებარება ასეთ მკაცრ მოთხოვნებს სიგნალის შერჩევისა და დიგიტალიზაციისთვის, შესაძლებელია რადიოტელესკოპების გაერთიანება VLBI ქსელებში.
იხ. ვიდეო - what is Interferometer and how does it works? - Interferometers are investigative tools used in many fields of science and engineering. They are called interferometers because they work by merging two or more sources of light to create an interference pattern, which can be measured and analyzed; hence 'Interfere-o-meter', or interferometer.
Its a small descriptive video about interferometer if you like this video then please press like button, it encourage us lot and subscribe channel for more video like this and hit bell icon for future notification.
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
რალფ ჰოვარდ ფაულერი
ინგლ. Sir Ralph Howard Fowler
იანვარი, 1889, როიდონი, დიდი ბრიტანეთი - 28 ივლისი, 1944, კემბრიჯი, დიდი ბრიტანეთი) - ინგლისელი ფიზიკოსი, ასტროფიზიკოსი და მათემატიკოსი, ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრი (1925). ფაულერის სამეცნიერო ნაშრომები ძირითადად ეძღვნება სტატისტიკური მექანიკისა და თერმოდინამიკის, კვანტური თეორიის, ასტროფიზიკისა და დიფერენციალური განტოლებების თეორიის საკითხებს. მეცნიერის მიღწევებს შორის: დარვინის - ფაულერის[en] სტატისტიკური მეთოდი და მისი შემდგომი გამოყენება მატერიის თერმოდინამიკური თვისებების აღწერისთვის; ველის ემისიის თეორიის ერთ-ერთი ძირითადი განტოლება; ვარსკვლავური სპექტრების ანალიზის მეთოდი და ვარსკვლავების ატმოსფეროში წნევის პირველი რეალისტური შეფასება; კვანტური კანონების ერთ-ერთი პირველი გამოყენება ასტროფიზიკის პრობლემებზე, რამაც შესაძლებელი გახადა თეთრი ჯუჯების თანამედროვე თეორიის საფუძვლების ჩაყრა.
იხ. ვიდეო - 1927 Пятая Сольвеевская международная конференция по электронам и фотонам (самая известная конференция). . - 1927 სოლვეის მეხუთე საერთაშორისო კონფერენცია ელექტრონები და ფოტონები (ყველაზე ცნობილი კონფერენცია). - 1927 Fifth Solvay International Conference on Electrons and Photons (most famous conference).
წარმოშობა და განათლება
რალფ ჰოვარდ ფაულერი დაიბადა როიდონში, ესექსი, დიდი ბრიტანეთი. მისი მამა, ბიზნესმენი ჰოვარდ ფაულერი, ერთ დროს იყო გამოჩენილი სპორტსმენი, თამაშობდა ინგლისის რაგბის გუნდში; დედა, ფრენსის ევა, მანჩესტერ ბამბის ვაჭრის ჯორჯ დიუჰერსტის ქალიშვილი იყო. ვაჟმა მემკვიდრეობით მიიღო მამის მძლეოსნობა, მოგვიანებით გახდა სასკოლო და საუნივერსიტეტო შეჯიბრებების გამორჩეული მონაწილე ფეხბურთში, გოლფში და კრიკეტში. რალფი ოჯახში სამი შვილიდან უფროსი იყო. მისმა უმცროსმა დამ დოროთიმ კიდევ უფრო ნათლად გამოიჩინა თავი სპორტულ მოედანზე, მოიგო ინგლისის ქალთა გოლფის ჩემპიონატი 1925 წელს. უმცროსი ძმა კრისტოფერი, რომელიც შევიდა ოქსფორდის უნივერსიტეტში პირველი მსოფლიო ომის დაწყებამდე, გაგზავნეს ფრონტზე და გარდაიცვალა 1917 წლის აპრილში სომის ბრძოლის დროს. მისი სიკვდილი სერიოზული დარტყმა იყო რალფისთვის.
10 წლამდე რალფი განათლებას ღებულობდა სახლში, გუვერნანტის მეთვალყურეობის ქვეშ, შემდეგ კი შევიდა მოსამზადებელ სკოლაში Horris Hill-ში (Horris Hill School). 1902-1908 წლებში სწავლობდა ვინჩესტერის სკოლაში (ინგლ. ვინჩესტერის კოლეჯი), სადაც რამდენიმე პრიზი მოიპოვა მათემატიკასა და საბუნებისმეტყველო დარგში და გახდა სკოლის ხელმძღვანელი (ჰოლის პრეფექტი). 1906 წლის დეკემბერში ფაულერმა მოიპოვა სტიპენდია კემბრიჯის უნივერსიტეტის ტრინიტის კოლეჯში, სადაც წავიდა 1908 წელს და სწავლობდა მათემატიკას და დაამთავრა 1911 წელს ხელოვნების ბაკალავრის ხარისხით. 1913 წელს მიენიჭა რეილის პრიზი მათემატიკაში, 1914 წლის ოქტომბერში აირჩიეს ტრინიტის კოლეჯის წევრად და 1915 წელს მიიღო ხელოვნების მაგისტრის ხარისხი. პარალელურად თამაშობდა კემბრიჯის უნივერსიტეტის გუნდში გოლფის შეჯიბრებებში. იმ დროს მისი კვლევა ეძღვნებოდა „სუფთა“ მათემატიკას, კერძოდ, ზოგიერთი მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლების ამონახსნების ქცევის თავისებურებებს .
ომი. დასაწყისი ფიზიკაში
პირველი მსოფლიო ომის დაწყების შემდეგ, ფაულერი მსახურობდა სამეფო საზღვაო არტილერიაში (სამეფო საზღვაო არტილერია), მონაწილეობდა როგორც არტილერიის ოფიცერი გალიპოლის ბრძოლაში და მძიმედ დაიჭრა მხარში. უკანა ნაწილში გაგზავნის და გამოჯანმრთელების შემდეგ შეუერთდა არჩიბალდ ჰილის ჯგუფს, რომელიც მუშაობდა თვითმფრინავების ფრენის დასაკვირვებლად ახალი მოწყობილობის შექმნასა და ტესტირებაზე - სარკის მიმართულების მპოვნელი (Mirror position Finder). 1916 წლის შემოდგომიდან ფაულერი იყო ჰილის მოადგილე პორტსმუთში მდებარე სპეციალურ ექსპერიმენტულ განყოფილებაში, რომელიც ახორციელებდა ჭურვების აეროდინამიკის გამოთვლებს და საზენიტო ხმის ლოკატორების შემუშავებას. 1918 წელს სამხედრო საგნებზე ამ სამუშაოებისთვის მას მიენიჭა ბრიტანეთის იმპერიის ორდენი და კაპიტნის წოდება. მთელი რიგი შედეგები, რომლებმაც მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს ბალისტიკის განვითარებაში, ომის შემდეგ გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალებში .
ომის დასრულების შემდეგ, 1919 წლის აპრილში, ფაულერი დაბრუნდა კემბრიჯში, სადაც კვლავ გახდა ტრინიტის კოლეჯის წევრი და კითხულობდა ლექციებს მათემატიკაში. მას ჰქონდა დრო, დაესრულებინა ომამდე დაწყებული მთავარი სამუშაო თვითმფრინავის მოსახვევების გეომეტრიაზე. თუმცა, ჰილთან მუშაობამ გადაიტანა მისი ინტერესის სფერო წმინდა მათემატიკიდან ფიზიკურ აპლიკაციებზე, ამიტომ მან აქტიურად დაიწყო აირების თეორიისა და ფარდობითობის თეორიის ნაშრომების შესწავლა, დაიწყო დაინტერესება კვანტური თეორიის განვითარებით. დაახლოებით იმავე პერიოდში ცნობილ კავენდიშის ლაბორატორიას ხელმძღვანელობდა ერნესტ რეზერფორდი, რომელიც მალე ფაულერის ახლო მეგობარი გახდა. ამ მომენტიდან დაიწყო ფაულერსა და რუტერფორდის ლაბორატორიას შორის ხანგრძლივი ნაყოფიერი თანამშრომლობა, რომელშიც ის იყო ჩამოთვლილი, როგორც კონსულტანტი მათემატიკური საკითხების შესახებ . 1921 წელს იგი დაქორწინდა რეზერფორდის ერთადერთ ქალიშვილზე, ეილინ მერიზე (1901-1930), რომელიც მეოთხე შვილის დაბადებიდან მალევე გარდაიცვალა. უფროსი ვაჟი, პიტერ ფაულერი, ასევე გახდა ცნობილი ფიზიკოსი, კოსმოსური სხივების ფიზიკის სპეციალისტი.
1927 წლის სოლვეის კონგრესის მონაწილეები, სადაც განიხილებოდა კვანტური მექანიკის პრობლემები. ფაულერი მარჯვნიდან მეორე დგას.
კვანტური თეორის
1920-იანი წლების დასაწყისიდან ფაულერი აქტიურად უჭერდა მხარს კვანტური თეორიის განვითარებას და მის გამოყენებას ისეთ საკითხებში, როგორიცაა განზოგადებული სტატისტიკური მექანიკის აგება და ქიმიური ბმის ახსნა. მან ხელი შეუწყო კვანტურ იდეებს დიდ ბრიტანეთში, დაეხმარა ინგლისურად თარგმნა გერმანულ ჟურნალებში გამოქვეყნებული მრავალი ფუნდამენტური სტატია და ცნობილი უცხოელი ფიზიკოსები (როგორიცაა ჰაიზენბერგი და კრონიგი) მისი მოწვევით ეწვივნენ კემბრიჯს . უფრო მეტიც, ფაულერის საქმიანობამ ხელი შეუწყო კვანტური ქიმიის დამოუკიდებელი ბრიტანული სკოლის ჩამოყალიბებას, რომელიც გამოირჩეოდა დისციპლინის წინაშე არსებული პრობლემების გამოყენებითი მათემატიკის თვალსაზრისით. ფაულერის ისეთი სტუდენტები, როგორებიც არიან ლენარდ-ჯონსი და ჰარტრი, კვანტური ქიმიის ფუძემდებლებს შორის არიან.
ფაულერის მრავალი ნაშრომი ეძღვნება ფაზური გადასვლების თეორიას და კოლექტიური ეფექტებს მაგნიტებში, შენადნობებსა და ხსნარებში, სპექტრული ხაზების ინტენსივობის ჯამის წესებს, ბირთვული ფიზიკის ზოგიერთ საკითხს (მძიმე ელემენტებით გამა სხივების შთანთქმა, წყალბადის იზოტოპების გამოყოფა). ელექტროლიტური მეთოდებით) . ფრენსის ასტონთან ერთად მან შეიმუშავა დამუხტული ნაწილაკების ფოკუსირების თეორია მასის სპექტროგრაფის გამოყენებით . 1928 წელს, ლოთარ ნორდჰეიმთან ერთად, ფაულერმა გამოიყენა ბარიერის ქვეშ არსებული ელექტრონული გვირაბის იდეა გარე ელექტრული ველის მოქმედების ქვეშ სხეულების მიერ ელექტრონის ემისიის ფენომენის ასახსნელად - ველის ემისია (ფაულერ-ნორდჰეიმის განტოლება) .
ასტროფიზიკა
1923-1924 წლებში ფაულერმა ედვარდ არტურ მილნთან ერთად განიხილა შთანთქმის ხაზების ინტენსივობის ქცევა ვარსკვლავთა სპექტრებში. საჰას განტოლებიდან გამომდინარე, მათ მოახერხეს ხაზის მაქსიმალური ინტენსივობის მნიშვნელობის დაკავშირება, რომელიც წარმოიქმნება აგზნების და იონიზაციის ეფექტების კომბინაციის გამო, წნევისა და ტემპერატურის მნიშვნელობებთან ვარსკვლავის ატმოსფეროს "უკუ ფენაში". რომელი შთანთქმის სპექტრები იქმნება. ამან პირველად შესაძლებელი გახადა ვარსკვლავურ ატმოსფეროში გაზის წნევის სიდიდის სწორი რიგის მიღება. ფაულერისა და მილნის მიერ შემუშავებული „მაქსიმების მეთოდი“ გახდა ვარსკვლავური სპექტრების ანალიზის მთავარი საშუალება 1920-იან წლებში, რასაც დაეხმარა დონალდ მენზელის და სესილია პეინის წარმატებული დაკვირვების შედარებები. გუგენჰაიმთან თანაავტორობით რამდენიმე მომდევნო ნაშრომში, ფაულერმა შეიმუშავა რამდენიმე მიდგომა ვარსკვლავური მატერიის ფიზიკური მდგომარეობის რთული პრობლემის ანალიზში, რაც ითვალისწინებდა გადახრებს გაზის იდეალური კანონებიდან, იონიზაციის პროცესებიდან და ა.შ.
1926 წელს ფაულერმა აჩვენა, რომ თეთრი ჯუჯები უნდა შედგებოდეს თითქმის მთლიანად იონიზებული ატომებისგან, შეკუმშული მაღალი სიმკვრივემდე და დეგენერირებული ელექტრონული აირისგან („გიგანტური მოლეკულის მსგავსად ყველაზე დაბალ მდგომარეობაში“), ემორჩილება ახლახან აღმოჩენილ ფერმი-დირაკის სტატისტიკას ფაულერის შედეგებმა, რომელიც იყო ახალი კვანტური სტატისტიკის ერთ-ერთი პირველი გამოყენება, შესაძლებელი გახადა თავი დაეღწია პარადოქსისგან, რომელიც ვერ აიხსნებოდა კლასიკური მიდგომის ფარგლებში: კლასიკური სტატისტიკის მიხედვით, თეთრი ჯუჯის საკითხი უნდა შეიცავდა ბევრად ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ჩვეულებრივი მატერია, ამიტომ იგი ვერ დაუბრუნდება ნორმალურ მდგომარეობას ასეთი ვარსკვლავის სიახლოვეს მოშორების შემდეგაც კი. არტურ ედინგტონის უფრო მჭევრმეტყველი ფორმულირება ამბობს, რომ კლასიკურ ვარსკვლავს არ შეუძლია გაგრილება: როდესაც ენერგია იკარგება, ვარსკვლავის შემადგენელი გაზის წნევა უნდა შემცირდეს, რაც გამოიწვევს გრავიტაციულ შეკუმშვას და, შესაბამისად, წნევისა და ტემპერატურის ზრდას. . ფაულერის ნაშრომმა ამ პარადოქსის გადაწყვეტა მისცა: ელექტრონულ გაზს შეეძლო გაცივდეს აბსოლუტურ ნულამდე და დასრულდეს პაულის პრინციპით დაშვებულ ყველაზე დაბალ კვანტურ მდგომარეობაში, ასეთი დეგენერირებული აირის წნევა საკმარისად მაღალია გრავიტაციული შეკუმშვის კომპენსაციისთვის. 29][Comm 1]. ამრიგად, ფაულერის სტატიამ „მკვრივი მატერიის შესახებ“ (ინგლ. On dense მატერია) საფუძველი ჩაუყარა თეთრი ჯუჯების თანამედროვე თეორიას [Comm 2].
მათემატიკა
ფაულერის მათემატიკური ინტერესები, პირველ რიგში, იყო მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლებების ამონახსნების ქცევა. თავის ადრეულ კვლევაში მან განიხილა რიმანის P-ფუნქციების კუბური გარდაქმნები. შემდგომში, ასტროფიზიკურ კითხვებთან დაკავშირებით, მან მიმართა ემდენის განტოლების მახასიათებლებს, რომელიც აღწერს ვარსკვლავის წონასწორობის მდგომარეობას და მისცა ამ განტოლების ამონახსნების კლასიფიკაცია სხვადასხვა სასაზღვრო პირობებისა და პოლიტროპული ექსპონენტებისთვის . ეს შედეგები ძალიან ღირებული აღმოჩნდა ვარსკვლავების სხვადასხვა მოდელების განხილვისას . 1920 წელს ფაულერმა გამოაქვეყნა ტრაქტატი სიბრტყის მრუდების დიფერენციალური გეომეტრიის შესახებ, რომელიც გამოიცა რამდენიმე გამოცემაში.
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
ავტოელექტრული ემისია
შოტკი-ემიტერი ელექტრონული მიკროსკოპის ელექტრონული წყარო
საველე ემისია (ველის ემისია, გვირაბის ემისია) არის ელექტრონების ემისია მყარი და თხევადი სხეულების გატარებით გარე ელექტრული ველის მოქმედებით ამ ელექტრონების წინასწარი აგზნების გარეშე, ანუ დამატებითი ენერგიის ხარჯების გარეშე, რაც დამახასიათებელია სხვა ტიპის ელექტრონებისთვის. ელექტრონის ემისია. ფენომენის არსი არის ელექტრონების გვირაბი სხეულის ზედაპირთან ახლოს პოტენციური ბარიერის მეშვეობით. ფენომენი შესაძლებელი ხდება პოტენციური ბარიერის გამრუდების გამო, როდესაც იცვლება გარე ველის სიძლიერე. ამ შემთხვევაში, სხეულის გარეთ ჩნდება სივრცის რეგიონი, რომელშიც ელექტრონი შეიძლება არსებობდეს იმავე ენერგიით, რომელსაც ფლობს სხეულში ყოფნისას. ამრიგად, ავტოელექტრონული ემისია განპირობებულია ელექტრონების ტალღური თვისებებით .
საველე ემისიის ეს ახსნა პირველად 1928 წელს შემოგვთავაზეს ფაულერმა და ნორდჰეიმმა. მათ პირველებმა მიიღეს ფორმულა, რომელიც აღწერს ურთიერთობას ავტოელექტრონულ დენის სიმკვრივეს j და ელექტრული ველის სიძლიერეს შორის. უფრო მაღალი სიმკვრივის დროს ფუნქცია j(E) თითქმის დამოუკიდებელია ლითონის სამუშაო ფუნქციისგან. ამ ეფექტის მიზეზი არის ემიტერთან ახლოს კოსმოსური მუხტის გამოჩენა. ველის ემისიის დენი ამ შემთხვევაში განისაზღვრება სამი წამის კანონით.
საველე ემისიის დროს კათოდი თბება კათოდის ზედაპირთან მიახლოებული ელექტრონების საშუალო ენერგიასა და პოტენციური ბარიერის გავლით ელექტრონების საშუალო ენერგიას შორის სხვაობის გამო. ამ ფენომენს ნოტინჰემის ეფექტს უწოდებენ.
იხ. ვიდეო -Туннельный эффект
ტერმინოლოგია და კონვენციები
ველის ელექტრონის ემისია, ველიდან გამოწვეული ელექტრონის ემისია, ველის ემისია და ელექტრონული ველის ემისია ამ ექსპერიმენტული ფენომენისა და მისი თეორიის ზოგადი სახელებია. აქ პირველი სახელია გამოყენებული.
ფაულერ-ნორდჰეიმის გვირაბი არის ელექტრონების ტალღურ-მექანიკური გვირაბი მომრგვალებული სამკუთხა ბარიერის მეშვეობით, რომელიც შექმნილია ელექტრონული გამტარის ზედაპირზე ძალიან მაღალი ელექტრული ველის გამოყენებით. ცალკეულ ელექტრონებს შეუძლიათ გაქცევა ფაულერ-ნორდჰაიმის გვირაბით მრავალი მასალისგან სხვადასხვა გარემოებებში.
ცივი ველის ელექტრონის ემისია (CFE) არის სახელი, რომელიც მიენიჭება სტატისტიკურ ემისიის რეჟიმს, რომლის დროსაც ემიტერში ელექტრონები თავდაპირველად შიდა თერმოდინამიკურ წონასწორობაშია და სადაც გამოსხივებული ელექტრონების უმეტესობა იხსნება ფაულერ-ნორდჰეიმის გვირაბებით ელექტრონებთან ახლოს. ემიტერი ფერმის დონე. (საპირისპიროდ, შოთკის ემისიის რეჟიმში, ელექტრონების უმეტესობა გადის ველით შემცირებული ბარიერის თავზე, ფერმის დონეს მაღლა მდგომი მდგომარეობიდან.) ბევრ მყარ და თხევად მასალას შეუძლია ასხივოს ელექტრონები CFE რეჟიმში, თუ ელექტრული ველი გამოიყენება შესაბამისი ზომა.
ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებები არის მიახლოებითი განტოლებათა ოჯახი, რომელიც მიღებულია CFE-ის აღსაწერად ნაყარი ლითონების შიდა ელექტრონული მდგომარეობიდან. ოჯახის სხვადასხვა წევრი წარმოადგენს რეალობასთან მიახლოების სხვადასხვა ხარისხს. მიახლოებითი განტოლებები აუცილებელია, რადგან გვირაბის ბარიერის ფიზიკურად რეალისტური მოდელებისთვის, პრინციპულად შეუძლებელია შრედინგერის განტოლების ზუსტად ამოხსნა რაიმე მარტივი გზით. არ არსებობს თეორიული საფუძველი იმის დასაჯერებლად, რომ ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებები მართებულად აღწერს ველის ემისიას სხვა მასალებისგან, გარდა ნაყარი კრისტალური მყარი.
ლითონებისთვის, CFE რეჟიმი ვრცელდება ოთახის ტემპერატურაზე ბევრად ზემოთ. არსებობს ელექტრონის ემისიის სხვა რეჟიმები (როგორიცაა "თერმული ელექტრონის ემისია" და "შოტკის ემისია"), რომლებიც საჭიროებენ ემიტერის მნიშვნელოვან გარე გათბობას. ასევე არსებობს ემისიის რეჟიმები, სადაც შიდა ელექტრონები არ არიან თერმოდინამიკურ წონასწორობაში და ემისიის დენი, ნაწილობრივ ან მთლიანად, განისაზღვრება ელექტრონების მიწოდებით გამოსხივების რეგიონში. ამ ტიპის არათანაბარი ემისიის პროცესს შეიძლება ეწოდოს ველის (ელექტრონის) ემისია, თუ ელექტრონების უმეტესობა გადის გვირაბებით, მაგრამ მკაცრად ეს არ არის CFE და ზუსტად არ არის აღწერილი ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებით.
სიფრთხილეა საჭირო, რადგან ზოგიერთ კონტექსტში (მაგ. გამოიყენება როგორც ზოგადი სახელი, რომელიც მოიცავს როგორც ველის ელექტრონების ემისიას, ასევე ველის იონების ემისიას.
ისტორიულად, ველის ელექტრონის ემისიის ფენომენი ცნობილია სხვადასხვა სახელწოდებით, მათ შორის "ეონას ეფექტი", "ავტოელექტრონული ემისია", "ცივი ემისია", "ცივი კათოდის ემისია", "ველის ემისია", "ველის ელექტრონის ემისია". და „ელექტრონული ველის ემისია“.
ამ სტატიაში განტოლებები დაწერილია რაოდენობების საერთაშორისო სისტემის (ISQ) გამოყენებით. ეს არის თანამედროვე (1970-იანი წლების შემდგომ) საერთაშორისო სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია განტოლებათა რაციონალიზაცია-მეტრ-კილოგრამ-წამის (rmks) სისტემის ირგვლივ, რომელიც გამოიყენება SI ერთეულების განსაზღვრისათვის. ძველი საველე ემისიის ლიტერატურა (და ნაშრომები, რომლებიც პირდაპირ აკოპირებენ განტოლებებს ძველი ლიტერატურიდან) ხშირად წერენ ზოგიერთ განტოლებას ძველი განტოლების სისტემის გამოყენებით, რომელიც არ იყენებს ε0 რაოდენობას. ამ სტატიაში ყველა ასეთი განტოლება გადაკეთდა თანამედროვე საერთაშორისო ფორმაში. სიცხადისთვის, ეს ყოველთვის უნდა გაკეთდეს.
ვინაიდან სამუშაო ფუნქცია ჩვეულებრივ მოცემულია ელექტრონვოლტებში (eV) და ხშირად მოსახერხებელია ველების გაზომვა ვოლტებში ნანომეტრზე (V/nm), უნივერსალური მუდმივების უმეტესობის მნიშვნელობები მოცემულია აქ ერთეულებში, რომლებიც მოიცავს eV, V და nm. ეს სულ უფრო და უფრო ნორმალური პრაქტიკაა საველე ემისიის კვლევაში. თუმცა, აქ ყველა განტოლება არის ISQ-თან თავსებადი განტოლებები და რჩება განზომილებით თანმიმდევრული, როგორც ამას მოითხოვს თანამედროვე საერთაშორისო სისტემა. მათი სტატუსის დასადგენად, უნივერსალური მუდმივების რიცხვითი მნიშვნელობები მოცემულია შვიდ მნიშვნელოვან ფიგურას. მნიშვნელობები მიღებულია ფუნდამენტური მუდმივების 2006 წლის მნიშვნელობების გამოყენებით.
იხ. ვიდეო - Dr. Don Schiffler: Electric Field Emission of Electrons - Usually a plasma has an equal number of electrons and ions and is therefore neutral overall. However, sometimes a plasma is not neutral; if it is only made up of electrons, for example. Such a “non-neutral” plasma can be emitted from field emission cathode tips. Field emission cathodes are used in everything from communication satellites to potentially advanced mammography techniques. Dr. Don Schiffler discusses how these devices are being developed at the Air Force Research Laboratories.
ველისელექტრონის ემისიის ადრეული ისტორია
ველის ელექტრონების ემისიას გრძელი, რთული და ბინძური ისტორია აქვს. ეს ნაწილი მოიცავს ადრეულ ისტორიას, 1928 წელს ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის ორიგინალური განტოლების წარმოშობამდე.
რეტროსპექტივაში, როგორც ჩანს, სავარაუდოა, რომ ელექტრული გამონადენი, რომელიც მოხსენებულია J.H. Winkler 1744 წელს CFE-მ დაიწყო მისი მავთულის ელექტროდიდან. თუმცა, მნიშვნელოვანი გამოძიებები უნდა დალოდებოდნენ მას შემდეგ, რაც ჯ. ტომსონის მიერ ელექტრონის იდენტიფიკაცია 1897 წელს და მანამ, სანამ არ გაირკვა – თერმული ემისია და ფოტო-ემისიიდან მუშაობით – რომ ელექტრონები შეიძლება გამოფრქვეულიყო ლითონების შიგნიდან (და არა ზედაპირზე ადსორბირებული გაზის მოლეკულებიდან. ), და რომ - გამოყენებული ველების არარსებობის შემთხვევაში - ლითონებიდან გამოქცეულ ელექტრონებს უნდა გადალახონ სამუშაო ფუნქციის ბარიერი.
სულ მცირე 1913 წელს არსებობდა ეჭვი, რომ საველე გამოსხივება ცალკე ფიზიკურ ეფექტს წარმოადგენდა. თუმცა, მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ვაკუუმი და ნიმუშის გაწმენდის ტექნიკა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, ეს კარგად დამკვიდრდა. ლილიენფელდმა (რომელიც ძირითადად დაინტერესებული იყო ელექტრონის წყაროებით სამედიცინო რენტგენის გამოყენებისთვის) 1922 წელს გამოაქვეყნა პირველი მკაფიო ცნობა ინგლისურად ექსპერიმენტული ფენომენოლოგიის ეფექტის შესახებ, რომელიც მან უწოდა "ავტოელექტრონული გამოსხივება". იგი მუშაობდა ამ თემაზე, ლაიფციგში, დაახლოებით 1910 წლიდან. კლეინტი აღწერს ამ და სხვა ადრეულ ნაშრომს.
1922 წლის შემდეგ გაიზარდა ექსპერიმენტული ინტერესი, განსაკუთრებით მილიკანის ხელმძღვანელობით კალიფორნიის ტექნოლოგიის ინსტიტუტში (Caltech) პასადენაში, კალიფორნია, და გოსლინგის მიერ ლონდონის General Electric Company-ში. ავტოელექტრონული ემისიის გაგების მცდელობები მოიცავდა ექსპერიმენტული დენი-ძაბვის (i–V) მონაცემების სხვადასხვა გზით გამოსახვას, სწორი ხაზის ურთიერთობის მოსაძებნად. დენი იზრდებოდა ძაბვასთან ერთად უფრო სწრაფად, ვიდრე წრფივი, მაგრამ log(i) და V ტიპის ნახაზები არ იყო სწორი. Walter H. Schottky 1923 წელს ვარაუდობდა, რომ ეფექტი შესაძლოა გამოწვეული იყოს თერმულად გამოწვეული ემისიის გამო საველე შემცირებულ ბარიერზე. თუ ასეა, მაშინ log(i) vs. √V-ის ნახაზები სწორი უნდა იყოს, მაგრამ ეს ასე არ იყო. არც შოტკის ახსნა შეესაბამება ექსპერიმენტულ დაკვირვებას CFE-ში მხოლოდ ძალიან სუსტი ტემპერატურით დამოკიდებულების შესახებ - წერტილი თავდაპირველად შეუმჩნეველი იყო.
გარღვევა მოხდა, როდესაც C.C. ლაურიცენმა (და ჯ. რობერტ ოპენჰაიმერმა დამოუკიდებლად) დაადგინეს, რომ log(i) v. 1/V-ის ნაკვთები კარგ სწორ ხაზებს იძლევა. ეს შედეგი, რომელიც გამოქვეყნდა მილიკანმა და ლაურიცენმა1928 წლის დასაწყისში, ცნობილი იყო ფაულერმა და ნორდჰეიმმა.
ოპენჰაიმერმა იწინასწარმეტყველა, რომ ატომებიდან ელექტრონების ველით გამოწვეულ გვირაბს (ეფექტს, რომელსაც ახლა ველის იონიზაცია ეწოდება) ექნებოდა ეს i(V) დამოკიდებულება, აღმოაჩინა ეს დამოკიდებულება მილიკანისა და აირინგის გამოქვეყნებულ ველის ემისიის შედეგებში. და ვარაუდობდა, რომ CFE გამოწვეული იყო ელექტრონების ატომის მსგავსი ორბიტალებიდან ველით გამოწვეული გვირაბებით ზედაპირული ლითონის ატომებში. ალტერნატიულმა ფაულერ-ნორდჰაიმის თეორიამ ახსნა მილიკან-ლორიცენის აღმოჩენაც და დენის ძალიან სუსტი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. ფაულერ-ნორდჰეიმის თეორია იწინასწარმეტყველა, რომ ორივე შედეგი იქნებოდა, თუ CFE გამოწვეული იქნებოდა ველით გამოწვეული გვირაბებით თავისუფალი ელექტრონის ტიპის მდგომარეობებიდან, რასაც ჩვენ ახლა ვუწოდებთ ლითონის გამტარობის ზოლს, ელექტრონულ მდგომარეობებში დაკავებულები ფერმი-დირაკის სტატისტიკის შესაბამისად.
ოპენჰაიმერის თეორიის მათემატიკური დეტალები სერიოზულად არასწორი იყო. ასევე იყო მცირე რიცხვითი შეცდომა CFE დენის სიმკვრივისთვის მოცემულ ფაულერ-ნორდჰაიმის თეორიის მიერ მოცემულ საბოლოო განტოლებაში: ეს გამოსწორდა 1929 წლის ნაშრომში (Stern, Gossling & Fowler 1929).
მკაცრად, თუ ბარიერული ველი ფაულერ-ნორდჰაიმის 1928 წლის თეორიაში ზუსტად პროპორციულია გამოყენებული ძაბვისა და თუ ემისიის არე ძაბვისგან დამოუკიდებელია, მაშინ ფაულერ-ნორდჰაიმის 1928 წლის თეორია პროგნოზირებს ფორმის ნახაზებს (log(i/V2) წინააღმდეგ 1/V) უნდა იყოს ზუსტი სწორი ხაზები. თუმცა, თანამედროვე ექსპერიმენტული ტექნიკა არ იყო საკმარისად კარგი, რათა განასხვავოს ფაულერ-ნორდჰეიმის თეორიული შედეგი და მილიკან-ლორიცენის ექსპერიმენტული შედეგი.
ამრიგად, 1928 წლისთვის მიღწეული იყო ძირითადი ფიზიკური გაგება CFE-ის წარმოშობის ნაყარი ლითონებიდან და მიღებული იყო ორიგინალური ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლება.
ლიტერატურაში ხშირად წარმოდგენილია ფაულერ-ნორდჰაიმის ნამუშევარი, როგორც ტალღური მექანიკის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ელექტრონული გვირაბის არსებობის დასტური. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სწორია, ტალღური მექანიკის ვალიდობა დიდწილად იქნა მიღებული 1928 წლისთვის. ფაულერ-ნორდჰეიმის ნაშრომის უფრო მნიშვნელოვანი როლი იყო ის, რომ ეს იყო დამაჯერებელი არგუმენტი ექსპერიმენტიდან, რომ ფერმი-დირაკის სტატისტიკა მიმართავდა ელექტრონების ქცევას მეტალებში. როგორც 1927 წელს თქვა სომერფელდმა. ფაულერ-ნორდჰაიმის თეორიის წარმატებამ ბევრი რამ შეუწყო ხელი სომერფელდის იდეების სისწორეს და დიდად დაეხმარა თანამედროვე ელექტრონული ზოლების თეორიის ჩამოყალიბებას. კერძოდ, ორიგინალური ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლება იყო ერთ-ერთი პირველი, რომელმაც ჩართო ელექტრონის სპინის არსებობის სტატისტიკურ-მექანიკური შედეგები ექსპერიმენტის თეორიაში.ენტალური შედედებული მატერიის ეფექტი. ფაულერ-ნორდჰეიმის ნაშრომმა ასევე დაადგინა ფიზიკური საფუძველი ველით გამოწვეული და თერმულად გამოწვეული ელექტრონების ემისიის ერთიანი მკურნალობისთვის. 1928 წლამდე იყო ჰიპოთეზა, რომ ლითონებში არსებობდა ორი ტიპის ელექტრონები, „თერმიონები“ და „გამტარი ელექტრონები“, და რომ თერმულად გამოსხივებული ელექტრონების დენები გამოწვეული იყო თერმიონების გამოსხივებით, მაგრამ ველიდან გამოსხივებული დენები გამოწვეული იყო გამტარი ელექტრონების ემისია. ფაულერ-ნორდჰაიმის 1928 წლის ნაშრომში ვარაუდობენ, რომ თერმიონებს არ სჭირდებოდათ არსებობა, როგორც შიდა ელექტრონების ცალკეული კლასი: ელექტრონები შეიძლება მოდიოდნენ ერთი ზოლიდან, რომელიც დაკავებული იყო ფერმი-დირაკის სტატისტიკის შესაბამისად, მაგრამ გამოიყოფოდა სტატისტიკურად განსხვავებული გზით სხვადასხვა პირობებში. ტემპერატურა და გამოყენებული ველი.
ოპენჰაიმერის, ფაულერის და ნორდჰეიმის იდეები ასევე მნიშვნელოვანი სტიმული იყო ჯორჯ გამოვის, და რონალდ გურნისა და ედვარდ კონდონის მიერ, მოგვიანებით, 1928 წელს, რადიოაქტიური დაშლის თეორიის განვითარებისათვის. ბირთვები (ალფა ნაწილაკების გვირაბით).
საველე ელექტრონული მიკროსკოპია და მასთან დაკავშირებული საფუძვლები
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ადრეული ექსპერიმენტული სამუშაოები საველე ელექტრონის ემისიაზე (1910–1920) განპირობებული იყო ლილიენფელდის სურვილით შეექმნა მინიატურული რენტგენის მილები სამედიცინო გამოყენებისთვის. თუმცა, ამ ტექნოლოგიის წარმატებისთვის ჯერ ადრე იყო.
1928 წელს ფაულერ-ნორდჰეიმის თეორიული სამუშაოს შემდეგ, მნიშვნელოვანი წინსვლა მოხდა 1937 წელს ერვინ უ. მიულერის მიერ სფერულ-გეომეტრიული ველის ელექტრონული მიკროსკოპის (FEM) შემუშავებით (ასევე მოუწოდა "ველის ემისიის მიკროსკოპს"). ამ ინსტრუმენტში ელექტრონის ემიტერი არის მკვეთრად წვეტიანი მავთული, მწვერვალის რადიუსის r. ის მოთავსებულია ვაკუუმში, გამოსახულების დეტექტორის (თავდაპირველად ფოსფორის ეკრანის) საპირისპიროდ, მისგან R მანძილზე. მიკროსკოპის ეკრანზე ნაჩვენებია დენის სიმკვრივის J განაწილების პროექციის გამოსახულება ემიტერის მწვერვალზე, გადიდებით დაახლოებით (R/r), როგორც წესი, 105-დან 106-მდე. FEM კვლევებში მწვერვალის რადიუსი, როგორც წესი, 100 ნმ-დან 1 მკმ-მდეა. წვეტიანი მავთულის წვერს, როდესაც ფიზიკურ ობიექტად მოიხსენიებენ, ეძახდნენ "ველის გამტარი", "წვერი" ან (ამ ბოლო დროს) "მიულერის ემიტერი".
როდესაც ემიტერის ზედაპირი სუფთაა, ეს FEM გამოსახულება დამახასიათებელია: (ა) მასალისგან, საიდანაც მზადდება ემიტერი: (ბ) მასალის ორიენტაცია ნემსის/მავთულის ღერძთან მიმართებაში; და (გ) გარკვეულწილად, ემიტერის ბოლო ფორმის ფორმა. FEM გამოსახულებაში ბნელი ადგილები შეესაბამება რეგიონებს, სადაც ლოკალური სამუშაო ფუნქცია φ შედარებით მაღალია და/ან ლოკალური ბარიერის ველი F შედარებით დაბალია, ამიტომ J შედარებით დაბალია; სინათლის არეები შეესაბამება რეგიონებს, სადაც φ არის შედარებით დაბალი და/ან F შედარებით მაღალი, ამიტომ J შედარებით მაღალია. ეს იწინასწარმეტყველა ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებების მაჩვენებლის მიერ .
გაზის ატომების (როგორიცაა ჟანგბადის) ფენების ადსორბციას გამოსხივების ზედაპირზე ან მის ნაწილზე შეუძლია შექმნას ზედაპირული ელექტრული დიპოლები, რომლებიც ცვლის ზედაპირის ამ ნაწილის ლოკალურ სამუშაო ფუნქციას. ეს გავლენას ახდენს FEM სურათზე; ასევე, სამუშაო ფუნქციის ცვლილება შეიძლება გაიზომოს ფაულერ-ნორდჰაიმის დიაგრამის გამოყენებით (იხ. ქვემოთ). ამრიგად, FEM გახდა ზედაპირული მეცნიერების ადრეული დაკვირვების ინსტრუმენტი. მაგალითად, 1960-იან წლებში FEM-ის შედეგებმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ჰეტეროგენული კატალიზის შესახებ დისკუსიებში. FEM ასევე გამოიყენებოდა ზედაპირული ატომის დიფუზიის შესასწავლად. თუმცა, FEM ახლა თითქმის მთლიანად ჩანაცვლებულია ზედაპირული მეცნიერების უფრო ახალი ტექნიკით.
FEM განვითარებისა და შემდგომი ექსპერიმენტების შედეგი იყო ის, რომ შესაძლებელი გახდა იდენტიფიცირება (FEM გამოსახულების ინსპექტირების შედეგად), როდესაც ემიტერი იყო „სუფთა“ და, შესაბამისად, გამოავლინა მისი სუფთა ზედაპირის სამუშაო ფუნქცია, როგორც ეს დადგენილია სხვა ტექნიკით. ეს მნიშვნელოვანი იყო ექსპერიმენტებში, რომლებიც შემუშავებული იყო სტანდარტული ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლების მართებულობის შესამოწმებლად.ამ ექსპერიმენტებმა გამოიტანეს ძაბვის ბარიერულ ველში კონვერტაციის ფაქტორი β მნიშვნელობა ფაულერ-ნორდჰაიმის ნახაზიდან (იხ. ქვემოთ), ვივარაუდოთ სუფთა ზედაპირის φ-მნიშვნელობა ვოლფრამისთვის, და შეადარეს ის მნიშვნელობებს, რომლებიც მიღებულ იქნა ელექტრონულ-მიკროსკოპის დაკვირვებით. ემიტერის ფორმა და ელექტროსტატიკური მოდელირება. მიღწეულია შეთანხმება დაახლოებით 10%-ის ფარგლებში. სულ ახლახან შესაძლებელი გახდა შედარება პირიქით, კარგად მომზადებული ზონდის მიახლოებით კარგად მომზადებულ ზედაპირთან ისე, რომ მიახლოებითი პარალელური ფირფიტის გეომეტრია შეიძლება იყოს დაშვებული და კონვერტაციის ფაქტორის აღება. როგორც 1/W, სადაც W არის გაზომილი ზონდი-ემიტერის გამოყოფა. შედეგად მიღებული ფაულერ-ნორდჰეიმის ნაკვეთის ანალიზი იძლევა სამუშაო ფუნქციის მნიშვნელობას, რომელიც ახლოსაა ემიტერის დამოუკიდებლად ცნობილ სამუშაო ფუნქციასთან.
ველის ელექტრონული სპექტროსკოპია (ელექტრონული ენერგიის ანალიზი)
ველიდან გამოსხივებული ელექტრონების ენერგიის განაწილების გაზომვები პირველად იქნა მოხსენებული 1939 წელს. 1959 წელს იანგმა თეორიულად გააცნობიერა და ექსპერიმენტულად დაადასტურა იანგმა და მიულერმა, რომ სფერულ გეომეტრიაში გაზომილი რაოდენობა იყო გამოსხივებული ელექტრონის მთლიანი ენერგიის განაწილება (მისი "ენერგიის მთლიანი განაწილება"). ეს იმიტომ ხდება, რომ სფერულ გეომეტრიაში ელექტრონები მოძრაობენ ისე, რომ კუთხური იმპულსი ემიტერის ერთ წერტილზე თითქმის შენარჩუნებულია. აქედან გამომდინარე, ნებისმიერი კინეტიკური ენერგია, რომელიც ემისიის დროს არის ემიტერის ზედაპირის პარალელურად, გარდაიქმნება ენერგიად, რომელიც დაკავშირებულია მოძრაობის რადიალურ მიმართულებასთან. ასე რომ, ის, რაც იზომება ენერგიის ანალიზატორში, არის ემისიის მთლიანი ენერგია.
1960-იან წლებში მგრძნობიარე ელექტრონული ენერგიის ანალიზატორების შემუშავებით შესაძლებელი გახდა ენერგიის მთლიანი განაწილების დეტალების გაზომვა. ეს ასახავს ზედაპირული ფიზიკის წვრილ დეტალებს და ველის ელექტროსპექტროსკოპიის ტექნიკა აყვავებული იყო გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, მანამ, სანამ არ გადაინაცვლებდა ზედაპირული მეცნიერების უახლესი ტექნიკით.
ველის ელექტრონის გამოსხივება, როგორც ელექტრონული იარაღის წყარო
ელექტრონულ მიკროსკოპებში და სხვა ელექტრონული სხივების ინსტრუმენტებში (როგორიცაა ელექტრონული სხივის ლითოგრაფიისთვის გამოყენებული) მაღალი გარჩევადობის მისაღწევად, სასარგებლოა მცირე, ოპტიკურად კაშკაშა და სტაბილური ელექტრონული წყაროს დაწყება. მიულერის ემიტერის გეომეტრიაზე დაფუძნებული წყაროები კარგად აკმაყოფილებენ პირველ ორ კრიტერიუმს. პირველი ელექტრონული მიკროსკოპით (EM) დაკვირვება ცალკეულ ატომზე განხორციელდა კრიუს, უოლისა და ლენგმორის მიერ 1970 წელს, სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, რომელიც აღჭურვილი იყო ადრეული ველის ემისიის იარაღით.
1950-იანი წლებიდან მოყოლებული, დიდი ძალისხმევა დაეთმო ელექტრონულ იარაღებში გამოსაყენებლად საველე ემისიის წყაროების შემუშავებას. [მაგ., DD53] შემუშავებულია ღერძზე სხივების წარმოქმნის მეთოდები, ან ველით გამოწვეული ემიტერის დაგროვებით, ან დაბალი სამუშაო ფუნქციის მქონე ადსორბატის (ჩვეულებრივ ცირკონიუმის ოქსიდი - ZrO) შერჩევითი დეპონირებით ბრტყელ მწვერვალში. (100) ორიენტირებული ვოლფრამის ემიტერი.
წყაროებს, რომლებიც მუშაობენ ოთახის ტემპერატურაზე, აქვთ მინუსი, რომ ისინი სწრაფად იფარება ადსორბატური მოლეკულებით, რომლებიც ჩამოდიან ვაკუუმური სისტემის კედლებიდან, და ემიტერი დროდადრო უნდა გაიწმინდოს მაღალ ტემპერატურაზე "ციმციმით". დღესდღეობით უფრო გავრცელებულია მიულერზე დაფუძნებული წყაროების გამოყენება, რომლებიც მუშაობენ ამაღლებულ ტემპერატურაზე, როგორც შოთკის ემისიის რეჟიმში, ასევე ე.წ. ტემპერატურის ველის შუალედურ რეჟიმში. ბევრი თანამედროვე მაღალი გარჩევადობის ელექტრონული მიკროსკოპი და ელექტრონული სხივის ინსტრუმენტები იყენებს მიულერზე დაფუძნებულ ელექტრონის წყაროს. ამჟამად, მიმდინარეობს მცდელობა განავითაროს ნახშირბადის ნანომილები (CNTs), როგორც ელექტრონული იარაღის ველის ემისიის წყარო.
ელექტრონულ ოპტიკურ ინსტრუმენტებში ველის ემისიის წყაროების გამოყენება გულისხმობს დამუხტული ნაწილაკების ოპტიკის შესაბამისი თეორიების შემუშავებას და შესაბამისი მოდელირების შემუშავებას. მიულერის ემიტერებისთვის გამოსცადეს სხვადასხვა ფორმის მოდელები; როგორც ჩანს, საუკეთესოა "სფერო ორთოგონალურ კონუსზე" (SOC) მოდელი, რომელიც შემოიღო დიკის, ტროლანის მიერ. დოლანი და ბარნსი 1953 წელს. მნიშვნელოვანი სიმულაციები, რომლებიც მოიცავს ტრაექტორიის მიკვლევას SOC emitter მოდელის გამოყენებით, გაკეთდა Wiesener-ისა და Everhart-ის მიერ. დღესდღეობით, მიულერის ემიტერებიდან ველის ემისიის სიმულაციის საშუალება ხშირად შედის კომერციულ ელექტრონოპტიკის პროგრამებში, რომლებიც გამოიყენება ელექტრონული სხივის ინსტრუმენტების შესაქმნელად. ეფექტური თანამედროვე საველე ემისიის ელექტრონული იარაღის დიზაინი მოითხოვს მაღალ სპეციალიზებულ გამოცდილებას.
ატომურად მკვეთრი ემისია
დღესდღეობით შესაძლებელია ძალიან მკვეთრი ემიტერების მომზადება, მათ შორის ემიტერები, რომლებიც მთავრდება ერთი ატომით. ამ შემთხვევაში, ელექტრონის ემისია მოდის ერთი ატომის კრისტალოგრაფიულ ზომაზე ორჯერ აღემატება ფართობიდან. ეს აჩვენა ემიტერის FEM და საველე იონური მიკროსკოპის (FIM) გამოსახულებების შედარებით. მიულერის ერთატომიანი ემიტერები ასევე დაკავშირებულია სკანირების ზონდის მიკროსკოპით და ჰელიუმის სკანირების იონური მიკროსკოპით (He SIM). მათი მომზადების ტექნიკა მრავალი წლის განმავლობაში იყო გამოძიების პროცესში. ბოლოდროინდელი მნიშვნელოვანი წინსვლა იყო ავტომატური ტექნიკის შემუშავება (He SIM-ში გამოსაყენებლად) სამატომიანი ("ტრიმერი") მწვერვალის პირვანდელ მდგომარეობაში აღდგენის მიზნით, თუ ტრიმერი იშლება.
დამატებითი თეორიული ინფორმაცია
CFE-ის მიახლოებითი თეორიის შემუშავება ლითონებისგან შედარებით მარტივია შემდეგი მიზეზების გამო. (1) სომერფელდის თავისუფალი ელექტრონის თეორია, თავისი განსაკუთრებული ვარაუდებით ენერგიაში შიდა ელექტრონული მდგომარეობების განაწილების შესახებ, ადეკვატურად გამოიყენება ბევრ ლითონზე, როგორც პირველი მიახლოება. (2) უმეტეს შემთხვევაში, ლითონებს არ აქვთ ზედაპირული მდგომარეობა და (ხშირ შემთხვევაში) ლითონის ტალღის ფუნქციებს არ აქვთ მნიშვნელოვანი "ზედაპირის რეზონანსები". (3) ლითონებს აქვთ მდგომარეობების მაღალი სიმკვრივე ფერმის დონეზე, ამიტომ მუხტი, რომელიც წარმოქმნის/აფარებს გარე ელექტრულ ველებს, ძირითადად დევს ზედა ატომური ფენის გარე მხარეს და არ ხდება მნიშვნელოვანი „ველში შეღწევა“. (4) ლითონებს აქვთ მაღალი ელექტრული გამტარობა: ძაბვის მნიშვნელოვანი ვარდნა არ ხდება ლითონის ემიტერებში: ეს ნიშნავს, რომ არ არსებობს ფაქტორები, რომლებიც აფერხებენ ელექტრონების მიწოდებას ემიტირებული ზედაპირზე და რომ ელექტრონები ამ რეგიონში შეიძლება იყვნენ როგორც ეფექტურ ადგილობრივ თერმოდინამიკურ წონასწორობაში. და ეფექტურ თერმოდინამიკურ წონასწორობაში ელექტრონებთან ლითონის საყრდენი სტრუქტურის, რომელზედაც დამონტაჟებულია ემიტერი. (5) ატომური დონის ეფექტები არ არის გათვალისწინებული.
ველის ელექტრონის ემისიის „მარტივი“ თეორიების შემუშავება და, კერძოდ, ფაულერ–ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებების შემუშავება, ეყრდნობა ზემოაღნიშნული ხუთივე ფაქტორის ჭეშმარიტებას. ლითონების გარდა სხვა მასალებისთვის (და ატომურად ბასრი ლითონის გამომსხივებლებისთვის) ზემოაღნიშნული ფაქტორიდან ერთი ან მეტი სიმართლეს არ შეესაბამება. მაგალითად, კრისტალურ ნახევარგამტარებს არ აქვთ თავისუფალი ელექტრონის მსგავსი ზოლის სტრუქტურა, აქვთ ზედაპირული მდგომარეობა, ექვემდებარებიან ველში შეღწევას და ზოლის დახრილობას და შეიძლება აჩვენონ როგორც შიდა ძაბვის ვარდნა, ასევე ზედაპირის მდგომარეობის ელექტრონების განაწილების სტატისტიკური გამოყოფა. ელექტრონების განაწილება ნაყარი ზოლის სტრუქტურის ზედაპირულ რეგიონში (ეს განცალკევება ცნობილია როგორც "მოდინოს ეფექტი").
პრაქტიკაში, ფაქტობრივი ფაულერ-ნორდჰეიმის გვირაბის პროცესის თეორია თითქმის ერთნაირია ყველა მასალისთვის (თუმცა ბარიერის ფორმის დეტალები შეიძლება განსხვავდებოდეს და შეცვლილი თეორია უნდა განვითარდეს საწყისი მდგომარეობებისთვის, რომლებიც ლოკალიზებულია და არა მიმავალი ტალღის მსგავსი. ). თუმცა, მიუხედავად ასეთი განსხვავებებისა, მოელის (თერმოდინამიკური წონასწორობის სიტუაციებისთვის), რომ ყველა CFE განტოლებას ექნება მაჩვენებლები, რომლებიც იქცევიან ზოგადად მსგავსი გზით. სწორედ ამიტომ ხშირად მუშაობს ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებების გამოყენება მასალებზე, რომლებიც არ არის აქ მოცემული წარმოებულები. თუ ინტერესი მხოლოდ იმ პარამეტრებშია (როგორიცაა ველის გაძლიერების ფაქტორი), რომლებიც დაკავშირებულია ფაულერ-ნორდჰეიმის ან მილიკან-ლორიცენის ნაკვეთების დახრილობასთან და CFE განტოლების მაჩვენებელთან, მაშინ ფაულერ-ნორდჰაიმის ტიპის თეორია ხშირად იძლევა გონივრული შეფასებებს. თუმცა, დენის სიმკვრივის მნიშვნელოვანი მნიშვნელობების გამოტანის მცდელობები ჩვეულებრივ ან ყოველთვის მარცხდება.
გაითვალისწინეთ, რომ სწორი ხაზი ფაულერ-ნორდჰაიმის ან მილიკან-ლორიცენის ნახაზზე არ მიუთითებს, რომ შესაბამისი მასალის ემისია ემორჩილება ფაულერ-ნორდჰეიმის ტიპის განტოლებას: ეს მხოლოდ იმაზე მიუთითებს, რომ ცალკეული ელექტრონების ემისიის მექანიზმი, სავარაუდოდ, ფაულერ-ნორდჰაიმის გვირაბია.
სხვადასხვა მასალებს შეიძლება ჰქონდეთ რადიკალურად განსხვავებული განაწილება მათი შიდა ელექტრონული მდგომარეობების ენერგიაში, ამიტომ დენის სიმკვრივის წვლილის ინტეგრირების პროცესმა შიდა ელექტრონულ მდგომარეობებზე შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვნად განსხვავებული გამონათქვამები დენის სიმკვრივის წინასწარი ექსპონენციებისთვის, მასალის სხვადასხვა კლასისთვის. . კერძოდ, ბარიერის ველის სიმძლავრე, რომელიც ჩნდება პრე-ექსპონენციალურში, შეიძლება განსხვავდებოდეს ორიგინალური ფაულერ-ნორდჰეიმის მნიშვნელობისგან "2". ამ ტიპის ეფექტების გამოკვლევა აქტიური კვლევის თემაა. ატომური დონის „რეზონანსული“ და „გაფანტული“ ეფექტები, თუ ისინი მოხდება, ასევე შეცვლიან თეორიას.
სადაც მასალები ექვემდებარება ველში შეღწევას და ზოლის ღუნვას, აუცილებელი წინასწარია ასეთი ეფექტების კარგი თეორიების ქონა (მასალის თითოეული განსხვავებული კლასისთვის) CFE-ის დეტალური თეორიების შემუშავებამდე. სადაც ხდება ძაბვის ვარდნის ეფექტები, მაშინ ემისიის დენის თეორია შეიძლება, მეტ-ნაკლებად, გახდეს თეორია, რომელიც მოიცავს შიდა სატრანსპორტო ეფექტებს და შეიძლება გახდეს ძალიან რთული.
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
pieta signore
Have mercy, Lord
Have mercy, Lord,
on me in my remorse!
Lord, have mercy
if my prayer
rises to you;
do not chastise
me in your severity,
less harshly,
always mercifully,
look down
on me, etc.
Never let me
be condemned
to hell
in the eternal fire
by your severity.
Almighty God, never let me
be condemned to hell
in the eternal fire
by your severity, etc.
Have mercy, Lord,
Lord, have mercy
on me in my remorse,
if my prayer
rises to you, etc.
Less harshly,
always mercifully,
look down,
ah! look down
on me, Lord, etc.
Have mercy, Lord
on me in my remorse, etc.
იხ. ვიდეო - Pieta, Signore! (Alessandro Stradella) - Piano Accompaniment in D Minor
Pietà, Signore
Pietà, Signore,
di me dolente!
Signor, pietà,
se a te giunge
il mio pregar;
non mi punisca
il tuo rigor,
meno severi,
clementi ognora,
volgi i tuoi sguardi
sopra di me, ecc.
Non fia mai
che nell'inferno
sia dannato
nel fuoco eterno
dal tuo rigor.
იხ. ვიდეო - Franco Corelli - Pietà, Signore
Gran Dio, giammai
sia dannato
nel fuoco eterno
dal tuo rigor, ecc.
Pietà, Signore,
Signor, pietà
di me dolente,
se a te giunge
il mio pregare, ecc.
Meno severi,
clementi ognora,
volgi i tuoi sguardi,
deh! volgi squardi
su me, Signor, ecc.
Pietà, Signore,
di me dolente, ecc.
Have mercy, Lord
Have mercy, Lord,
on me in my remorse!
Lord, have mercy
if my prayer
rises to you;
do not chastise
me in your severity,
less harshly,
always mercifully,
look down
on me, etc.
Never let me
be condemned
to hell
in the eternal fire
by your severity.
Almighty God, never let me
be condemned to hell
in the eternal fire
by your severity, etc.
Have mercy, Lord,
Lord, have mercy
on me in my remorse,
if my prayer
rises to you, etc.
Less harshly,
always mercifully,
look down,
ah! look down
on me, Lord, etc.
Have mercy, Lord
on me in my remorse, etc.
Erbarme Dich, mein Gott,
meiner Leiden!
Mein Gott, erbarme Dich,
wenn mein Bitten
zu Dir dringt;
lass' mich Deine Strenge
nicht erfahren -
richte Deine Blicke
milde und
allezeit gütig
auf mich, etc.
Lasse nie zu,
dass ich in der Hölle
zu ewigem Feuer
verdammt bin
durch Deine Strenge.
Großer Gott, niemals
möge ich verdammt sein
zum ewigen Feuer
durch Deine Strenge, etc.
Erbarme Dich, mein Gott,
mein Gott, erbarme Dich
meiner Leiden,
wenn mein Bitten
zu Dir dringt; etc.
richte Deine Blicke,
ach, richte sie
milde und
allezeit gütig
auf mich, etc.
Erbarme Dich, mein Gott,
meiner Leid
იხ. ვიდეო - Luciano Pavarotti, Pietà, Signore Montreal, 1978
შემიწყალე, ღმერთო ჩემო,
ჩემი ტანჯვა!
ღმერთო ჩემო, შემიწყალე
თუ ჩემი მკითხა
მიაღწევს თქვენ;
დამიტოვე შენი სიმკაცრე
არ არის გამოცდილი -
გადმომხედე მოწყალების თვალები
და ყოველთვის კეთილი
ჩემზე და ა.შ.
არასდროს დაუშვა
რომ ჯოჯოხეთში მოვხდე
მარადიული ცეცხლისკენ
მდაბიო ვარ
თქვენი სიმძიმის მიხედვით.
ღმერთო კარგი, არასოდეს
შეიძლება დაწყევლილი ვიყო
მარადიული ცეცხლისკენ
თქვენი სიმკაცრით და ა.შ.
შეიწყალე, ღმერთო ჩემო,
ღმერთო ჩემო, შემიწყალე
ჩემი ტანჯვა
თუ ჩემი მკითხა
მიაღწევს თქვენ; და ა.შ.
გაასწორე თვალები
ოჰ, განსაჯეთ იგი
რბილი და
ყოველთვის კეთილი
ჩემზე და ა.შ.
შემიწყალე, ღმერთო ჩემო,
ჩემი ტანჯვა! და ა.შ.en! etc.
იხ. ვიდეო - Pieta, Signore - A.Stradella - Olga Pyatigorskaya
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
ატენიუატორი
RF ატენუატორი 30 დბ 5 ვ, DC 18 GHz, N- ტიპის კოაქსიალური კონექტორებით
(ფრანგ.attenuer - დარბილება შესუსტება) - ელექტრული ან ელექტრომაგნიტური რხევების ინტენსივობის გლუვი, საფეხურიანი ან ფიქსირებული შემცირების მოწყობილობა, როგორც საზომი ინსტრუმენტი, არის ელექტრომაგნიტური სიგნალის შესუსტების საზომი, მაგრამ ის ასევე შეიძლება ჩაითვალოს საზომი გადამყვანად. GOST 28324-89 განსაზღვრავს ატენუატორს, როგორც ელემენტს სიგნალის დონის შესამცირებლად, რომელიც უზრუნველყოფს ფიქსირებულ ან რეგულირებად შესუსტებას.
იდეალური ატენუატორის გადაცემის კოეფიციენტს, როგორც ოთხპოლუსს, აქვს სიხშირეზე დამოუკიდებელი სიხშირის პასუხი, რომლის ღირებულება ერთზე ნაკლებია და ხაზოვანი ფაზის პასუხი.
ატენუატორი არის ელექტრონული მოწყობილობა, რომელიც ამცირებს სიგნალის ამპლიტუდას ან სიმძლავრეს მისი ფორმის მნიშვნელოვანი დამახინჯების გარეშე.
მუშაობის თვალსაზრისით, ატენუატორი გამაძლიერებლის საპირისპიროა, თუმცა ამ მოწყობილობებს აქვთ განსხვავებული მუშაობის პრინციპი. სანამ გამაძლიერებელი უზრუნველყოფს სიგნალის გაძლიერებას, ატენუატორი უზრუნველყოფს სიგნალის შესუსტებას ან გაძლიერებას 1x-ზე ნაკლებით.
ატენუატორები ზოგადად პასიური მოწყობილობებია, რომლებიც დამზადებულია მარტივი ძაბვის გამყოფების ქსელებისგან. სხვადასხვა წინააღმდეგობებს შორის გადართვა აყალიბებს რეგულირებადი საფეხურიანი და მუდმივად ცვლადი ატენუატორების პოტენციომეტრების გამოყენებით. უფრო მაღალი სიხშირეებისთვის, ფრთხილად მორგებული რეზისტენტული სქემები გამოიყენება მუდმივი ტალღის თანაფარდობის (SWR) შესამცირებლად.
ფიქსირებული შესუსტების ატენუატორები გამოიყენება ძაბვის შესამცირებლად, სიმძლავრის გაფანტვისა და ხაზის შესატყვისობის გასაუმჯობესებლად. სიგნალების გაზომვისას გამოიყენება შუალედური ატენუატორები ან გადამყვანები, რათა შეამცირონ ამპლიტუდა სასურველ დონეზე გაზომვის მიზნით და დაიცვან მრიცხველი სიგნალის გადაჭარბებული დონისგან, რამაც შეიძლება დააზიანოს იგი. ატენუატორები ასევე გამოიყენება წინაღობის "მორგებისთვის" SWR-ის პირდაპირ დაწევით.
იხ. ვიდეო - Radio-Frequency (RF) Attenuator
ატენუატორები გამოიყენება მაშინ, როდესაც აუცილებელია ძლიერი სიგნალის დასაშვებ დონემდე შესუსტება, მაგალითად, ნებისმიერი მოწყობილობის შეყვანის გადატვირთვის თავიდან ასაცილებლად ზედმეტად ძლიერი სიგნალით. სასარგებლო გვერდითი ეფექტი არის ის, რომ ხაზსა და დატვირთვას შორის დამამშვიდებლის გამოყენება აუმჯობესებს მიმავალი ტალღების თანაფარდობას და მდგრადი ტალღების თანაფარდობას მიწოდების ხაზში, როდესაც დატვირთვა ცუდად შეესაბამება ხაზს.
შემავალი სიგნალის ენერგია, რომელიც არ მიიღება გამომავალზე, გარდაიქმნება სითბოდ, როგორც ოპტიკურ, ასევე ელექტრულ ატენუატორში. ამიტომ, მძლავრი ატენუატორები უნდა იყოს შემუშავებული გაგრილების უზრუნველსაყოფად.
უმარტივეს შემთხვევაში, ელექტრული ატენუატორი ეფუძნება რეზისტორებს.
ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
დედამიწის გრავიტაციული ველი
Earth's gravity measured by NASA GRACE mission, showing deviations from the theoretical gravity of an idealized, smooth Earth, the so-called Earth ellipsoid. Red shows the areas where gravity is stronger than the smooth, standard value, and blue reveals areas where gravity is weaker. (Animated version.) - დედამიწის გრავიტაცია გაზომილია NASA GRACE მისიით, რომელიც აჩვენებს გადახრებს იდეალიზებული, გლუვი დედამიწის, ე.წ. დედამიწის ელიფსოიდის თეორიული გრავიტაციისგან. წითელი გვიჩვენებს უბნებს, სადაც გრავიტაცია უფრო ძლიერია, ვიდრე გლუვი, სტანდარტული მნიშვნელობა, ხოლო ლურჯი გვიჩვენებს უბნებს, სადაც გრავიტაცია უფრო სუსტია. (ანიმაციური ვერსია.)
დედამიწის გრავიტაცია, რომელიც აღინიშნება g-ით, არის წმინდა აჩქარება, რომელიც გადაეცემა ობიექტებს გრავიტაციის (დედამიწაში მასის განაწილებიდან) და ცენტრიდანული ძალის (დედამიწის ბრუნიდან) ერთობლივი ეფექტის გამო. ეს არის ვექტორული სიდიდე, რომლის მიმართულება ემთხვევა ქლიავის ბობს და სიძლიერე ან სიდიდე მოცემულია ნორმით.
SI ერთეულებში ეს აჩქარება გამოიხატება მეტრებში წამში კვადრატში (სიმბოლოებით, m/s2 ან m·s−2) ან ექვივალენტურად ნიუტონებში თითო კილოგრამზე (N/kg ან N·kg−1). დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, გრავიტაციის აჩქარება არის დაახლოებით 9,81 მ/წმ (32,2 ფუტი/წმ), რაც ნიშნავს, რომ ჰაერის წინააღმდეგობის გავლენის იგნორირებაში, ობიექტის თავისუფლად ვარდნის სიჩქარე წამში გაიზრდება დაახლოებით 9,81 მეტრით (32,2 ფუტი) ყოველ წამს. ამ რაოდენობას ზოგჯერ არაფორმალურად მოიხსენიებენ, როგორც პატარა g (განსხვავებით, გრავიტაციული მუდმივი G მოიხსენიება როგორც დიდი G).
დედამიწის გრავიტაციის ზუსტი სიძლიერე ადგილმდებარეობის მიხედვით იცვლება. ნომინალური "საშუალო" მნიშვნელობა დედამიწის ზედაპირზე, რომელიც ცნობილია როგორც სტანდარტული გრავიტაცია, განსაზღვრებით არის 9,80665 მ/წმ2 (32,1740 ფუტი/წმ2). ეს რაოდენობა სხვადასხვანაირად აღინიშნება, როგორც gn, ge (თუმცა ეს ზოგჯერ ნიშნავს დედამიწაზე ნორმალურ ეკვატორულ მნიშვნელობას, 9,78033 m/s2 (32,0877 ft/s2)), g0, ან უბრალოდ g (რომელიც ასევე გამოიყენება ცვლადი ადგილობრივი მნიშვნელობისთვის).
დედამიწის ზედაპირზე არსებული ობიექტის წონა არის ამ ობიექტზე დაღმავალი ძალა, რომელიც მოცემულია ნიუტონის მოძრაობის მეორე კანონით, ან F = m a (ძალა = მასა × აჩქარება). გრავიტაციული აჩქარება ხელს უწყობს მთლიანი გრავიტაციის აჩქარებას, მაგრამ სხვა ფაქტორები, როგორიცაა დედამიწის ბრუნვა, ასევე ხელს უწყობს და, შესაბამისად, გავლენას ახდენს ობიექტის წონაზე. გრავიტაცია ჩვეულებრივ არ მოიცავს მთვარისა და მზის გრავიტაციულ ძალას, რაც აღირიცხება მოქცევის ეფექტების თვალსაზრისით.
იხ. ვიდეო - Gravity Explained Simply
სიდიდის ცვალებადობა
ერთიანი მასის სიმკვრივის არამბრუნავი სრულყოფილი სფერო, ან რომლის სიმკვრივე იცვლება მხოლოდ ცენტრიდან დაშორებით (სფერული სიმეტრია), წარმოქმნის ერთიანი სიდიდის გრავიტაციულ ველს მისი ზედაპირის ყველა წერტილში. დედამიწა ბრუნავს და ასევე არ არის სფერულად სიმეტრიული; უფრო სწორად, ის ოდნავ უფრო ბრტყელია პოლუსებზე, ხოლო ეკვატორზე ამობურცული: გაშლილი სფეროიდი. შესაბამისად, არის მცირე გადახრები სიმძიმის სიდიდეში მის ზედაპირზე.
დედამიწის ზედაპირზე გრავიტაცია მერყეობს დაახლოებით 0,7%-ით, 9,7639 მ/წმ-დან პერუს ნევადო ჰუასკარანის მთაზე 9,8337 მ/წმ-მდე ჩრდილოეთ ყინულოვან ოკეანის ზედაპირზე. დიდ ქალაქებში ის მერყეობს 9,7806-დან კუალა ლუმპურში, მეხიკოში და სინგაპურში 9,825-მდე ოსლოში და ჰელსინკში.
ჩვეულებრივი ღირებულება
1901 წელს მესამე გენერალურმა კონფერენციამ წონისა და ზომების შესახებ განსაზღვრა სტანდარტული გრავიტაციული აჩქარება დედამიწის ზედაპირისთვის: gn = 9,80665 m/s2. იგი ეფუძნებოდა 1888 წელს პარიზის მახლობლად მდებარე Pavillon de Breteuil-ში გაზომვებს, თეორიული კორექტირებით, რათა გადაეყვანა ზღვის დონიდან 45° განედზე. ამრიგად, ეს განმარტება არ არის რაიმე კონკრეტული ადგილის მნიშვნელობა ან ყურადღებით დამუშავებული საშუალო, არამედ შეთანხმება მნიშვნელობის გამოყენებისთვის, თუ უკეთესი რეალური ადგილობრივი მნიშვნელობა უცნობია ან არ არის მნიშვნელოვანი. იგი ასევე გამოიყენება ერთეული კილოგრამის ძალისა და ფუნტის ძალის დასადგენად.
დედამიწის ზედაპირზე მიზიდულობის გამოთვლა დედამიწის საშუალო რადიუსის გამოყენებით (6371 კილომეტრი (3959 მილი)), გრავიტაციული მუდმივის ექსპერიმენტულად განსაზღვრული მნიშვნელობა და დედამიწის მასა 5.9722 ×1024 კგ იძლევა აჩქარებას 9.8203 მ/წმ2. , ოდნავ აღემატება სტანდარტულ სიმძიმეს 9,80665 მ/წ2. სტანდარტული სიმძიმის მნიშვნელობა შეესაბამება დედამიწაზე არსებულ გრავიტაციას 6375.4 კილომეტრის რადიუსში (3961.5 მილი).
დედამიწის გრავიტაციის განსხვავებები ანტარქტიდის კონტინენტის გარშემო. - The differences of Earth's gravity around the Antarctic continent.
დედამიწის ზედაპირი ბრუნავს, ამიტომ ის არ არის საცნობარო ინერციული სისტემა. ეკვატორთან უფრო ახლოს განედებზე, დედამიწის ბრუნვის შედეგად წარმოქმნილი ცენტრიდანული ძალა უფრო დიდია, ვიდრე პოლარულ განედებზე. ეს ეწინააღმდეგება დედამიწის გრავიტაციას მცირე ხარისხით - მაქსიმუმ 0.3%-მდე ეკვატორზე - და ამცირებს დაცემის ობიექტების აშკარა აჩქარებას.
გრავიტაციის სხვაობის მეორე ძირითადი მიზეზი სხვადასხვა განედებზე არის ის, რომ დედამიწის ეკვატორული ამობურცულობა (თვითონაც გამოწვეულია ბრუნვის ცენტრიდანული ძალით) იწვევს ეკვატორზე მდებარე ობიექტებს პლანეტის ცენტრიდან უფრო შორს, ვიდრე ობიექტები პოლუსებზე. იმის გამო, რომ ორ სხეულს შორის (დედამიწა და აწონილი ობიექტი) გრავიტაციული მიზიდულობის გამო გამოწვეული ძალა იცვლება მათ შორის მანძილის კვადრატის მიხედვით, ეკვატორზე მყოფი ობიექტი უფრო სუსტ გრავიტაციულ მიზიდულობას განიცდის, ვიდრე ობიექტი ერთ-ერთ პოლუსზე.
კომბინაციაში, ეკვატორული ამობურცულობა და ზედაპირული ცენტრიდანული ძალის ზემოქმედება ბრუნვის გამო, ნიშნავს, რომ ზღვის დონის გრავიტაცია იზრდება დაახლოებით 9,780 მ/წმ-დან ეკვატორზე დაახლოებით 9,832 მ/წმ-მდე პოლუსებზე, ასე რომ, ობიექტი იწონის დაახლოებით 0,5-ს. % მეტი პოლუსებზე, ვიდრე ეკვატორზე
Earth's radial density distribution according to the Preliminary Reference Earth Model (PREM).
ადგილობრივი ტოპოგრაფია და გეოლოგია
აგრეთვე: ფიზიკური გეოდეზია
ადგილობრივი განსხვავებები ტოპოგრაფიაში (როგორიცაა მთების არსებობა), გეოლოგიაში (როგორიცაა ქანების სიმკვრივე სიახლოვეს) და უფრო ღრმა ტექტონიკური სტრუქტურა იწვევს ლოკალურ და რეგიონალურ განსხვავებებს დედამიწის გრავიტაციულ ველში, რომელიც ცნობილია როგორც გრავიტაციული ანომალიები. ზოგიერთი ეს ანომალია შეიძლება იყოს ძალიან ვრცელი, რასაც მოჰყვება ზღვის დონიდან ამობურცულობა და ქანქარის საათები სინქრონიზაციას არ კარგავს.
ამ ანომალიების შესწავლა გრავიტაციული გეოფიზიკის საფუძველს ქმნის. რყევების გაზომვა ხდება უაღრესად მგრძნობიარე გრავიმეტრებით, გამოკლებულია ტოპოგრაფიის და სხვა ცნობილი ფაქტორების ეფექტი და მიღებული მონაცემებიდან კეთდება დასკვნები. ასეთ ტექნიკას ახლა მაძიებლები იყენებენ ნავთობისა და მინერალური საბადოების მოსაძებნად. უფრო მკვრივი ქანები (ხშირად შეიცავს მინერალურ მადნებს) იწვევენ უფრო მაღალ ადგილობრივ გრავიტაციულ ველებს დედამიწის ზედაპირზე. ნაკლებად მკვრივი დანალექი ქანები საპირისპიროს იწვევს.
არსებობს ძლიერი კორელაცია NASA GRACE-დან დედამიწის გრავიტაციულ დერივაციულ რუკას შორის ბოლო ვულკანური აქტივობის პოზიციებთან, ქედის გავრცელებასთან და ვულკანებთან: ამ რეგიონებს აქვთ უფრო ძლიერი გრავიტაცია, ვიდრე თეორიული პროგნოზები.
Earth's gravity according to the Preliminary Reference Earth Model (PREM).[14] Two models for a spherically symmetric Earth are included for comparison. The dark green straight line is for a constant density equal to the Earth's average density. The light green curved line is for a density that decreases linearly from center to surface. The density at the center is the same as in the PREM, but the surface density is chosen so that the mass of the sphere equals the mass of the real Earth.-
დედამიწის გრავიტაცია წინასწარი საცნობარო დედამიწის მოდელის (PREM) მიხედვით. შედარებისთვის მოყვანილია ორი მოდელი სფერულად სიმეტრიული დედამიწისთვის. მუქი მწვანე სწორი ხაზი არის მუდმივი სიმკვრივისთვის, რომელიც უდრის დედამიწის საშუალო სიმკვრივეს. ღია მწვანე მრუდი ხაზი განკუთვნილია სიმკვრივისთვის, რომელიც წრფივად მცირდება ცენტრიდან ზედაპირზე. ცენტრში სიმკვრივე იგივეა, რაც PREM-ში, მაგრამ ზედაპირის სიმკვრივე ისეა არჩეული, რომ სფეროს მასა უტოლდეს რეალური დედამიწის მასას.
სხვა ფაქტორები
ჰაერში ან წყალში ობიექტებს განიცდიან მხარდამჭერი წევის ძალა, რომელიც ამცირებს სიმძიმის აშკარა ძალას (როგორც იზომება ობიექტის წონით). ეფექტის სიდიდე დამოკიდებულია ჰაერის სიმკვრივეზე (და შესაბამისად ჰაერის წნევაზე) ან წყლის სიმკვრივეზე შესაბამისად; დეტალებისთვის იხილეთ აშკარა წონა.
მთვარისა და მზის გრავიტაციული ზემოქმედება (ასევე მოქცევის მიზეზი) ძალიან მცირე გავლენას ახდენს დედამიწის მიზიდულობის აშკარა სიძლიერეზე, მათი შედარებითი პოზიციიდან გამომდინარე; ტიპიური ვარიაციებია 2 μm/s2 (0,2 მგალ) დღის განმავლობაში.
A map of recent volcanic activity and ridge spreading. The areas where NASA GRACE measured gravity to be stronger than the theoretical gravity have a strong correlation with the positions of the volcanic activity and ridge spreading.
ბოლო ვულკანური აქტივობისა და ქედის გავრცელების რუკა. იმ უბნებს, სადაც NASA GRACE-მ გაზომა გრავიტაცია თეორიულ გრავიტაციაზე უფრო ძლიერია, აქვთ ძლიერი კორელაცია ვულკანური აქტივობისა და ქედის გავრცელების პოზიციებთან.
გრავიტაციის აჩქარება არის ვექტორული სიდიდე, სიდიდის გარდა მიმართულებით. სფერულად სიმეტრიულ დედამიწაზე გრავიტაცია პირდაპირ მიმართული იქნება სფეროს ცენტრისკენ. ვინაიდან დედამიწის ფიგურა ოდნავ უფრო ბრტყელია, შესაბამისად არის მნიშვნელოვანი გადახრები გრავიტაციის მიმართულებით: არსებითად განსხვავება გეოდეზიურ განედსა და გეოცენტრულ განედს შორის. უფრო მცირე გადახრები, რომელსაც ვერტიკალურ გადახრას უწოდებენ, გამოწვეულია ადგილობრივი მასის ანომალიებით, როგორიცაა მთები.
A plumb bob determines the local vertical direction
ინსტრუმენტები არსებობს გრავიტაციის სიძლიერის გამოსათვლელად მსოფლიოს სხვადასხვა ქალაქში. გრავიტაციის ეფექტი აშკარად ჩანს მაღალი განედების ქალაქებში: ანკორიჯი (9,826 მ/წმ), ჰელსინკი (9,825 მ/წ2), რაც დაახლოებით 0,5%-ით მეტია, ვიდრე ეკვატორის მახლობლად მდებარე ქალაქებში: კუალა ლუმპური (9,776 მ). /s2). სიმაღლის ეფექტი ჩანს მეხიკოში (9,776 მ/წმ; სიმაღლე 2,240 მეტრი (7,350 ფუტი)) და დენვერის (9,798 მ/წ2; 1,616 მეტრი (5,302 ფუტი)) ვაშინგტონთან (9,801 მ/წმ) შედარებით. s2; 30 მეტრი (98 ფუტი)), ორივე ახლოს არის 39° ჩრდილო. Yarwood and F. Castle, Macmillan, შესწორებული გამოცემა 1970
გრავიტაციის ანომალიის რუკა GRACE-დან
სატელიტური გაზომვები - ამჟამად, დედამიწის გრავიტაციული ველის სტატიკური და დროის ცვლადი პარამეტრების განსაზღვრა ხდება თანამედროვე სატელიტური მისიების გამოყენებით, როგორიცაა GOCE, CHAMP, Swarm, GRACE და GRACE-FO. ყველაზე დაბალი ხარისხის პარამეტრები, მათ შორის დედამიწის სიბრტყე და გეოცენტრის მოძრაობა, საუკეთესოდ არის განსაზღვრული სატელიტური ლაზერული დიაპაზონის მიხედვით.
ფართომასშტაბიანი გრავიტაციული ანომალიების აღმოჩენა შესაძლებელია კოსმოსიდან, როგორც სატელიტური გრავიტაციული მისიების გვერდითი პროდუქტი, მაგ., GOCE. ეს სატელიტური მისიები მიზნად ისახავს დედამიწის გრავიტაციული ველის დეტალური მოდელის აღდგენას, რომელიც ჩვეულებრივ წარმოდგენილია დედამიწის გრავიტაციული პოტენციალის სფერულ-ჰარმონიული გაფართოების სახით, მაგრამ ასევე არის ალტერნატიული პრეზენტაციები, როგორიცაა გეოიდური ტალღების ან გრავიტაციის ანომალიების რუქები. წარმოებული.
გრავიტაციის აღდგენისა და კლიმატის ექსპერიმენტი (GRACE) შედგება ორი თანამგზავრისგან, რომლებსაც შეუძლიათ დედამიწის მასშტაბით გრავიტაციული ცვლილებების აღმოჩენა. ასევე ეს ცვლილებები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გრავიტაციული ანომალიის დროებითი ვარიაციებით. გრავიტაციის აღდგენისა და ინტერიერის ლაბორატორია (GRAIL) ასევე შედგებოდა ორი კოსმოსური ხომალდისგან, რომლებიც მთვარის გარშემო ბრუნავენ, რომლებიც 2015 წელს მათ დეორბიტამდე სამი წლის განმავლობაში ბრუნავდნენ.
