Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
О
Г./ > f Я ¦ П' \2 PO)-(-T ЯП-J-),
РАВИ МЕТОД — метод исследования эиергетич. структуры атомов н молеиул, основанный иа явлении резонансного поглощения радиочастотного поля при совпадении частоты поля с частотой квантового перехода в этих системах. Разработан И. Раби (I. Rabi) в 1938 для молекулярных и атомных пучков.
При помощи Р. м. впервые наблюдался ядерний магнитный резонанс в нейтральных молекулярных пучках, прн этом радиочастотное магн. поле H1 вызывало резонансную переориентацию магн. моментов молекул. Пучок молекул, выходящий из источника О, отклоняется неоднородным магн. полем (магнит А на рис.), а затем фоиусируется на детектор D неоднородным полем с градиентом противоположного знака (магнит В). Поля подбирают так, чтобы молекулы попадали на детектор независимо от их скорости. В зазоре магнита С, создающего однородное магн. поле H0f помещают проволочную петлю, соединённую с радиочастотным генератором н создающую поле H1. В результате переориентации магн. моментов нарушается условие фокусировки и уменьшается число молекул, попадающих на детеитор. Резонанс наблюдают по изменению интенсивности пучка на детекторе при изменении напряжённости поля H0 нлн частоты генератора <о.
В квантовой теорин переориентацию магн. моментов описывают иаи переход между двумя уровнями энергии молекул. Вероятность перехода под действием осциллирующего возмущения за время t равна
192
Примечание, d—резонансный размер; f—расстояние между электродами; А—площадь электродов.
где Q = W0H1IH0 — частота Раби, M0= уН0 угл. частота прецессии магн. момента, 7 — гнромагн. отношение, Q2 = Q2 -f- (<в — ш0)а (см., напр., Двух* уровневая система). Время t воздействия поля H1 нК молекулу равно l/v, где I — размеры области, в к-р<й H1 г* 0, и — сиорость молекулы. Вероятность Р(? нужно усреднить В соответствии С распределением M^ леку л по скоростям. Ширина резонанса по частоте об! ратно пропорциональна величине Ifv0, где v0 — cjf сиорость молекул, но с увеличением I уменьшаете^ интенсивность пучка.
Н. Рамзей (N. Ramsay) усовершенствовал Р. м., добившись существенного сужения резонанса. При этом пучок молекул последовательно проходит через
две области строго сфазироваиного радиочастотного поля, размером I каждая, к-рые разнесены в пространстве иа расстояние L. При L ;» I и узком распределении молекул в пучке по скоростям выходной сигнал в таком устройстве, как ф-ция ш, представляет собой не
одиночный резонанс, как в Р. м., а систему резонансов с расстоянием по частоте между соседними максимумами V9IL. При нулевой разности фаз между осциллирующими полями в соседних областях центр, максимум точно совпадает с о>0, а его полная ширина определяется временем пролёта молекул между областями с двумя разнесёнными радиочастотными полями.
Обычно Р. м. используют в спектрометрах радиочастотного диапазона (см. Радиоспектроскопия). Одним из важнейших применений Р. м. было измерение магн. иоментоз протона, дейтрона и электрона. Р. м. лежит в основе квантовых стандартов частоты н мн. методов исследования спектральных характеристик газов, жидкостей и твёрдых тел.
Лит.: Рамзей H., Молекулярные пучки, пер. с англ., М., 1960; Физические основы квантовой радиофизики, JI., 1985.
А. ДГ. Гитов.
РАБОТА в термодинамике — способ обмена энергией между термодинамич. системой и окружающими телами прн изменении внеш. параметров состояния, к-рые определяют положение границ раздела системы или её частей и взаимодействие с внеш. силовыми полями; кол-во энергии, передаваемое этим способом, Др. способом обмена энергией, связанным с из-иенеиием энтропии, является передача теплоты. Величина Р. максимальна для квазистатич. процессов (принцип максимальной работы), в этом случае выражение для P. 6W, производимой системой при бесконечно малом изменении внеш. параметров dx = Idxi), записывают по аналогии с механикой в виде 6W = Xdx — X^dxi (Х{ — соответствующая параметру Xi обобщённая сила, характеризующая реакцию системы на квазистатич. изменение rfx(). Выражение для Р., совершаемой при конечном изменении состояния, записывают в виде интеграла
б<? в балансе, выражающем первое и второе начала термодинамики для квазистатич. процессов:
ZQ=TdS=dU-\-m—ILdN,
где — {|Х|} — хим. потенциалы компонентов системы. Для адиабатически изолиров. системы (dS = 0) с фиксиров. числом частиц (dN = 0) выражение для OW определяется изменением внутр. энергии, (SW)8 — = (—dU)3 для системы с фиксиров. темп-рой — изменением её свободной энергии, (6^)у = —d(U — TS)?= = (—dF)T и т. д.
Примеры. Р. пространственно однородной системы при изменения dV её объёма равна бW — pdV (р — давление; прн наличии касательных напряжений выражение для бW составляется в соответствии с правилами теории упругости). Для поверхностной плёнки бW = —odl, (о — коэф. поверхностного натяжения, 2 — площадь поверхности раздела фаз). Для гальва-нич. элемента бИ^ = fdq («f — эдс элемента, dq — протекший через него заряд). Для диэлектриков используют иеск. вариантов выбора параметров состояния и соответствующих им выражений для удельной Р. бw : бwD — —(ЕсШ)/4я — полная Р. (Е — напряжённость электрич. поля, D — индукция); Swe — PdE, 6wp = -EdP (Я — поляризация диэлектрика). Для магнетика уд. P.: Swb = (— HdB)/^л, бwM — -HdM, Swh — MdH (Bh M — соответственно маги, индукция и намагниченность). Приведённые варианты для би> отличаются друг от друга на величины, являющиеся полными дифференциалами (для диэлектрика это ?2/8я it — (EP)), к-рые можно включить в дифференциал внутр. энергии dU, поэтому каждому из выборов Xi соответствует согласованное определение величин 6Wi н dU{.
