Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ѕилеты 1, 7, 10




1. ¬ √ермании создан портативный радиоприбор, предназначенный дл€ поиска людей, засыпанных снежной лавиной или погребЄнных под обломками зданий после землетр€сений, взрывов. ƒействие этого прибора, главный элемент конструкции которого Ц малых размеров радиолокатор, основано на эффекте ƒоплера Ц сдвиге частоты коротких радиоволн при их отражении от движущегос€ объекта.

≈сли наход€щийс€ под завалом человек жив Ц он дышит, у него бьЄтс€ сердце, то небольших при этом движений его тела достаточно, чтобы отражЄнна€ им волна приобрела чуть-чуть иную частоту (длину волны), чем излучЄнна€ радаром. ќбнаружить пострадавшего, фиксиру€ такое изменение, можно за считанные минуты, причЄм на сравнительно большой глубине Ц даже под восьмиметровой толщей снега. (ƒл€ сравнени€: хорошо натренированна€ служебна€ собака чует человека только через двухметровый снежный слой.)


 

2. ¬ крупных фирмах и на предпри€ти€х, несмотр€ на использование компьютеров, циркулируют потоки различных бумаг и документов, и некоторые из них бывает трудно найти. „тобы облегчить поиск нужного документа, одна компани€ предложила систему, позвол€ющую оперативно следить за местонахождением любой папки, чертежа или фотографии не только в самом учреждении, но и в иногородних филиалах. –азработанный с этой целью способ заключаетс€ в следующем. Ќа каждый документ наклеивают электронную этикетку размером с почтовую марку, внутри которой имеетс€ плоска€ микросхема, излучающа€ сигнал о номере бумаги при получении Ђзапросаї в виде специфического сигнала определЄнной частоты.

ѕоисковое устройство, антенны которого проведены во все комнаты и кабинеты учреждени€, в момент поиска данного документа излучает радиоволны соответствующей длины волны и этими же антеннами пеленгуетс€ сигнал микросхемы. ѕри этом на плане учреждени€, выведенном на экран компьютера, начинаем мигать точка, указывающа€ местонахождение нужной бумаги. ≈сли фирма имеет филиалы в разных городах, поиск осуществл€етс€ по »нтернету при условии, что филиалы оборудованы той же системой поисковых устройств и антенн.


 

3. ¬ »нституте нефтехимического синтеза им. ј.¬.“опчиева –јЌ созданы пьезокристаллические датчики с полимерной плЄнкой (сенсоры), которые столь чувствительны, что могут обнаруживать в воздухе сверхмалые концентрации газов и паров. ѕолимерно-пьезокристаллический сенсор представл€ет собой тонкую полупроницаемою мембрану, которой служит полимерна€ плЄнка, нанесЄнна€ на пьезокристалл.

ѕод действием приложенного напр€жени€ пьезокристалл колеблетс€ с определЄнной частотой, завис€щей от его массы.  огда мембрана сорбирует на себе какое-либо вещество, масса кристалла увеличиваетс€, и частота его колебаний измен€етс€. Ёто изменение частоты регистрируетс€. ј так как массы молекул различных веществ отличаютс€ друг от друга, а плЄнки разного состава улавливают молекулы лишь определЄнных веществ, удалось получить датчики, реагирующие на конкретные химические элементы и соединени€: изменение частоты колебаний пьезокристалла каждого сенсора соответствует наличию того или иного вещества.

“ак создан сенсор, срабатывающий при по€влении в воздухе аммиака Ц весьма €довитого газа; разработаны сенсоры дл€ обнаружени€ опасного, очень €довитого вещества Ц ракетного топлива Ц метилгидразина; сделан сенсор дл€ вы€влени€ паров бензина, которые могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, поэтому требуютс€ непрерывные измерени€ концентрации паров бензина, чтобы избежать увеличени€ этой величины не выше критического значени€.


 

4.  ак известно, искривлени€ позвоночника и нарушени€ осанки у детей и подростков могут повлечь за собой многие заболевани€, а нарушени€ эти широко распространены. ѕроверку правильности осанки реб€т медицинские работники провод€т с помощью аппарата, созданного специалистами ћосковского энергетического института (технического университета) и ‘едерального Ќ»» медицинских проблем ћинздрава –‘.

јппарат содержит радиоизлучатель и радиоприЄмник.” обследуемого ребЄнка облучаетс€ область спины волнами миллиметрового диапазона. Ёти волны не нагревают ткани организма и не проникают в него глубже, чем на дес€тые доли миллиметра, т. е. не оказывают какого-либо вредного вли€ни€, но, отразившись от позвоночника, они улавливаютс€ радиоприЄмником и обрабатываютс€ компьютером.

ѕосле этого результаты обследовани€ вывод€тс€ на экран в виде графической и цифровой информации, полученной с помощью специально разработанной программы дл€ компьютера: она позвол€ет рассчитать параметры осанки ребЄнка и сравнить их с нормативными дл€ его возраста. ѕродолжительность обследовани€ не превышает 5 минут. «а разработку и внедрение аппаратуры дл€ лечени€ и функциональной диагностики с использованием низко интенсивных электромагнитных колебаний в миллиметровом диапазоне длин волн были вручены √осударственные премии –‘.


 

5. ¬едущие индустриальные страны производ€т свыше 1млрд подшипников в год кажда€ дл€ нужд своей машиностроительной промышленности. √лавное требование к подшипникам Ц долговечность. „тобы предотвратить разрушение работающего подшипника, важно иметь возможность быстро определ€ть его состо€ние во врем€ эксплуатации. »звестно, что при локальной динамической перестройке структуры материала, в частности при увеличении микротрещин, возникают упругие волны с частотой 60 к√ц и выше.

»сточниками акустической эмиссии служат зоны контакта тел качени€ с дорожками колец, которые перемещаютс€ в пространстве. ƒатчик, устанавливаемый на неподвижном кольце подшипника, преобразует акустико-эмиссионный (јЁ) сигнал в электрический, который затем усиливаетс€ до уровн€ чувствительности измерительной аппаратуры. ƒалее отфильтровывают узкий диапазон частот электрический колебаний (210 Ц 250 к√ц), отсека€ низкочастотные помехи. ѕосле детектировани€ получают модулирующую функцию узкополосной частотной компоненты, дающую зависимость суммарной энергии различных источников акустической эмиссии в подшипнике от времени. “ак как различные источники повреждений дают различный набор јЁ излучени€ в общем спектре јЁ излучений, то дл€ их разделени€ используют спектральный анализ.


 

6. ѕервое научное исследование јлессандро ¬ольта было посв€щено лейденской банке. ¬ 1775 г. ј.¬ольта создаЄт электрофор. Ђ„то же такое электрофор? ∆елезное блюдечко, на нем смол€на€ пластина, сверху втора€ лепЄшка из железа с дерев€нной ручкой и в придачу маленька€ лейденска€ баночка Ц пузырЄк, обложенный фольгой, и с проволочкой, торчащей через пробкуї.

ѕринцип действи€ электрофора состоит в том, что зар€д, сообщЄнный сургучу при трении кошачьей шкуркой, может быть увеличен при повторении цикла опускани€ железной пластины на сургуч и отведени€ еЄ назад. “алант экспериментатора позволили ј.¬ольта создать ещЄ р€д приборов.

¬ 1795 г. при изучении (нар€ду с Ћ. √альвани) Ђживотногої электричества великий физик писал, что ЂвсЄ действие возникает первоначально вследствие прикосновени€ металлов к какому-нибудь влажному телу или к самой водеї, всЄ сводитс€ Ђк действию соответствующим образом приложенных проводниковЕ.,к свойствуЕвызывать и приводить в движение электрический флюид там, где несколько таких проводников разного класса и сорта встречаютс€ и соприкасаютс€ между собой.

» в 1799 г. учЄный создаЄт прибор, который открыл новую эпоху Ц эпоху электричества Ц Ђ¬ольтов столбї. Ќазыва€ изобретЄнный им прибор Ђискусственным электрическим органомї, ј.¬ольта писал, что этот прибор Ђпо своим действи€м сходен с лейденской банкой или, ещЄ лучше со слабо зар€жЄнной электрической батареей, но который, однако, действует непрерывно, то есть его зар€д после каждого разр€да восстанавливаетс€ сам собой; одним словом, этот прибор создаЄт неуничтожимый зар€д, даЄт непрерывный импульс электрическому флюидуї.


 

7. ¬ насто€щее врем€ всЄ шире примен€ютс€ электромагнитные аппараты. ћагнитные пол€ различных органов человека дают большую информацию о них. –егистраци€ магнитных полей позвол€ет проследить за течением крови в сосудах, за ходом биохимических процессов в клетках, установить количество железа в лЄгких людей, работающих в сталелитейной промышленности и т. д.

¬ последнее врем€ разработан и начинает примен€тьс€ в медицинской практике новый прибор Ц магнитный интроскоп, служащий дл€ исследовани€ внутренних органов человека. ќн основан на €влении €дерного магнитного резонанса. — его помощью получают изображени€ любого нужного сечени€ тела без вс€кого ущерба организму.

ћагнитный интроскоп работает без вс€ких контрастных веществ, примен€емых при обычных видах рентгеновского просвечивани€. — его помощью могут быть обнаружены дефекты тканей и опухоли глубоко внутри организма. ¬озможен также физико-химический контроль за состо€нием биологических жидкостей и тканей человека.

ѕринцип работы прибора следующий. ѕациент помещаетс€ в рабочем пространстве электромагнита. ѕопеременно включаетс€ и выключаетс€ ток через обмотку. ѕри этом испускаютс€ радиосигналы атомами водорода, содержащимис€ в огромном количестве во внутренних органах человека. ядро каждого водородного атома €вл€етс€ крошечным магнитиком, обычно ориентированным в пространстве произвольно. Ќо при включении магнита они поворачиваютс€ в одну и ту же сторону.  огда же электромагнит выключаетс€, то происходит поворот €дра и испускаетс€ слабый радиосигнал. –адиосигналы отрабатываютс€ на Ё¬ћ и преобразуютс€ в изображени€ тех или иных органов тела человека, на которых отчЄтливо видны признаки заболеваний. ¬недрение этого метода в клинику требует создани€ высокооднородных и высокостабильных полей в объЄме, достаточном дл€ размещени€ человека.


8. ¬ новых источниках энергии могут быть использованы €влени€ разложени€ и окислени€ органических веществ, привод€щие к выработке электроэнергии. »звестно, что в придонном слое океана образуетс€ электричество, там как бы имеетс€ гигантский топливный элемент.

ѕринцип работы такого элемента следующий. “опливный элемент состоит из двух секций, разделЄнных полупроницаемой перегородкой. ¬нутри секций Ц инертные катоды. јнодна€ секци€ содержит Ђтопливої - смесь морской воды с органическими веществами, а также катализатор Ц бактериальные клетки. ¬ катодную секцию помещают морскую воду с кислородом. ѕри работе такого элемента, как и в придонном слое океана, топливо окисл€етс€ и выдел€етс€ энерги€, за счЄт которой во внешней цепи возникает электрический ток. ƒостоинство такого элемента Ц дешевизна, так как в нЄм используютс€ Ђбесплатныеї продукты. ¬рем€ же работы может быть бесконечно большим, если в катодную секцию ввести живые водоросли с добавлением в воду неорганических солей, необходимых дл€ их питани€, и освещать элемент солнечным светом.

¬ другом биохимическом элементе дл€ ускорени€ процесса распада примен€ют другой вид бактерий, благодар€ чему реакции ускор€ютс€ в миллионы раз. “акой источник даЄт напр€жение 0,5 Ц 1 ¬. ¬ св€зи с тем, что могут быть использованы бактерии сточных вод, в частности бактерии из кишечника человека, возникает возможность создани€ систем с замкнутым циклом дл€ космических полЄтов.


 

9. —реди объектов нанометрового масштаба углеродные нанотрубки привлекают большое внимание специалистов, поскольку обладают особым сочетанием параметров и отличаютс€ про€влением р€да новых физических эффектов.

ќткрыты эти нанотрубки менее 15 лет назад. ¬ 1991 году €понский исследователь —. »джима наблюдал с помощью электронного микроскопа сажу, образующуюс€ в результате напылени€ графита в плазме электрической дуги. ¬ ней он обнаружил тонкие цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких нанометров и длиной до нескольких микрометров. ќни представл€ли собой один или несколько свЄрнутых в трубку графитовых слоЄв, торцы которых имели полусферическую головку. “еперь их называют углеродными нанотрубками.

»сследовани€ вы€вили, что нанотрубки имеют необычные физические свойства. “ак, дл€ них характерна, например, удивительна€ прочность в сочетании с упругостью и двойственность электрических свойств: одни трубки обладают хорошей проводимостью, превышающей даже проводимость меди и серебра, другие (их большинство) €вл€ютс€ полупроводниками. ”становлена св€зь между геометрической структурой нанотрубки и еЄ электрическими свойствами: то, какой проводимостью (металлической или полупроводниковой) она будет обладать, определ€ет угол ориентации графитовой плоскости относительно оси трубки.

ќбладают нанотрубки и €рко выраженным магнитосопротивлением: их проводимость сильно зависит от индукции магнитного пол€ (главным образом от направлени€ относительно оси трубки). ≈щЄ одно свойство углеродных нанотрубок Ц возникновение холодной эмиссии электронов при действии вдоль оси трубки электрического пол€. ¬ этом случае напр€жЄнность пол€ в окрестност€х трубки в сотни раз превышает ту, что существует внутри неЄ. ¬ результате сила эмиссионного тока становитс€ большой при сравнительно слабом поле.


10. ”глеродные нанотрубки представл€ют собой тонкие цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких нанометров и длиной до нескольких микрометров из одного или нескольких свЄрнутых в трубку графитовых слоЄв, торцы которых имеют полусферическую головку.

ќсобенность многостенных нанотрубок состоит в том, что они имеют относительно большие рассто€ни€ между графитовыми сло€ми (в среднем примерно 0,34 нм), которые могут быть расположены один в другом, как в ЂматрЄшкеї, или в сечении иметь вид спирали. Ёти рассто€ни€ достаточны, чтобы между сло€ми могли поместитьс€ атомы или молекулы некоторых веществ. “аким образом, нанотрубка представл€ет собой уникальную Ємкость дл€ их хранени€ после адсорбции частиц на поверхности стенок.

Ќе мене важно то, что легко предсказуемое изменение вследствие этого свойств самих нанотрубок действительно обнаружено. ќно позвол€ет создавать разнообразные структуры на основе многостенных нанотрубок.

“ак, совсем недавно при создании материала, который бы мен€л окраску в случае изменени€ окружающей среды и одновременно обладал бактерицидным действием, исследователи получили молекулу, обладающую нужными свойствами.  роме того, смесь таких молекул во врем€ эксперимента сама собой собралась в красивый коврик, состо€щий из совершенно одинаковых по размеру углеродных нанотрубок.

”чЄные обнаружили, что синтез выбранных веществ привЄл к образованию молекул, способных сворачиватьс€ и самоорганизовыватьс€ в нанотрубки. ѕосле некоторой обработки трубки выстраиваютс€ в Ђковрик с ворсинкамиї (торчащими вертикально нанотрубками). » происходит это при комнатной температуре всего за несколько часов. ѕолученный материал имеет обеззараживающую поверхность, мен€ющую цвет. ѕроверка показала, что в присутствии, например, кишечной палочки нанотрубки измен€ют свой оттенок, поврежда€ вместе с тем клетки бактерий.


11.  анадские учЄные изобрели новый способ получени€ электричества из проточной воды. Ќовое устройство называетс€ Ђэлектрокинетическа€ батаре€ї. Ёлектрокинетическа€ батаре€ Ц на самом деле довольно примитивное устройство.

ќна представл€ет собой небольшой стекл€нный сосуд, который пронизывают сотни тыс€ч микроскопических каналов. Ѕлагодар€ создаваемому двухслойной средой электрическому полю, сосуд работает как обычна€ нагревательна€ батаре€. ¬ода в нЄм, протека€ по каналам, образует положительный зар€д на одном конце сосуда и отрицательный на другом. ¬ результате вырабатываетс€ энерги€.

Ёкспериментальный прибор был создан в ”ниверситете јльберта в  анаде. ¬ силу своих небольших размеров он и энергии вырабатывает немного, но глава группы учЄных Ћари  остюк полагает, что создать мощную машину труда не составит. Ќужно будет всего лишь оснастить прибор большим фильтром. “еоретически электрокинетическа€ батаре€ Ц довольно любопытное изобретение. ¬прочем, пока непон€тно, какую практическую пользу можно из неЄ извлечь. ¬ принципе, увеличенные копии таких батарей можно поставить гдеЦнибудь на быстрых реках. ћожет быть, в будущем обычные электрические батарейки типа јЦ4 можно будет заменить крошечными копи€ми устройств, в которых будет использоватьс€ вода под давлением. Ќо всЄ это требует долгих дополнительных научных изысканий.


12. –азлагающие свет призмы и дифракционные решЄтки не могут удовлетворить современную оптику, котора€ часто требует более качественного (Ђтонкогої) разделени€ волн. ѕредложенный новый оптический элемент представл€ет собой комбинацию из тонкой стекл€нной пластинки толщиной около 0,1 мм и составной линзы.

ќбращЄнна€ к линзе поверхность пластинки разделена: еЄ нижн€€ половина полностью пропускает падающий свет, верхн€€ Ц полностью отражает. ƒруга€ же еЄ поверхность пропускает только 5% падающего света, а остальной свет отражает.  огда световой пучок входит в пластинку, то распростран€етс€ внутри неЄ, испытыва€ многократные отражени€.

ѕри каждом проходе небольша€ часть (5%) входного пучка выходит наружу, формиру€ множество слабых пучков, как будто бы испускаемых множеством когерентных источников. Ёти пучки интерферируют и взаимно усиливаютс€ при распространении в определЄнных направлени€х, завис€щих от длины волны, что и обеспечивает разложение света. ¬ диапазоне волн вблизи 1,55 мкм, которые обычно используютс€ в оптической св€зи, при изменении длины волны на 1 нм углова€ дисперси€ этого элемента в 10-20 раз больше, чем у дифракционной решЄтки. Ёффективность такого рода оптического элемента обусловлена его компактностью (размер 1х1х0,1мм) и возможностью раздел€ть световые пучки, раздел€ющиес€ длинами волн меньше, чем на 1 нм.


13. ƒл€ фиксировани€ гравитационных волн, излучаемых массивными космическими телами, с целью доказательства их существовани€ в современной астрофизике используют лазерный интерферометр.

√равитационные волны излучаютс€ массивными космическими телами и их излучение напоминает излучение электромагнитных волн электрическими зар€дами. јналогично тому, как электромагнитной волне соответствует поток фотонов, гравитационным волнам сопоставл€ют поток гравитонов-частиц с нулевой массой.

¬ интерферометре складываютс€ две когерентные волны, и образуетс€ устойчива€ интерференционна€ картина в виде системы полос. ≈сли длина пути, по которому проходит одна из волн, мен€етс€, полосы смещаютс€ пропорционально этому изменению. ѕри регистрации интерферометрическим методом гравитационных волн одна из когерентных световых волн направл€етс€ на зеркала, приклеенные к массивным цилиндрам, вибраци€ которых под воздействием гравитационных волн должна вызвать колебани€ интерференционной картины, а современные электронные методы позвол€ют обнаружить смещени€ в сотые доли микрона.

ѕростейша€ схема интерферометра такова. ѕучок света от источника » направл€етс€ на полупрозрачную пластинку Ц светоделитель —ƒ, расщепл€ющий пучок на два луча 1 и 2, которые падают на зеркала ћ1 и ћ2.ѕосле отражени€ от них лучи возвращаютс€ к светоделителю, который вновь делит каждый из них на две части.

ќтражЄнна€ от зеркала ћ1 часть пучка 1 возвращаетс€ к источнику, а прошедша€ поступает на фотоприЄмник ‘; прошедша€ часть пучка 2, наоборот, возвращаетс€ к источнику, а отражЄнна€ поступает на приЄмник. “аким образом, на приЄмнике совмещаютс€ два пучка, прошедшие разные рассто€ни€ и возникает интерференционна€ картина. ¬ гравитационном детекторе зеркала соединены с массивными телами и, если гравитационна€ волна достигнет интерферометра, она сместит эти тела, изменив тем самым разность хода световых пучков. ѕоскольку относительное движение массивных пробных тел, вызываемое гравитационной волной, пропорционально рассто€нию между ними, длина плеч интерферометра должна быть пор€дка нескольких километров.

 


 

14. ¬ лазерном интерферометре LIGO использован стабилизированный по частоте и интенсивности излучени€ лазер на иттрийалюминиевом гранате, генерирующий световые волны с длиной волны 1,06 мкм в инфракрасной области спектра и мощностью излучени€ 6 ¬т.

¬ажные элементы интерферометра Ц зеркала «, «1, «2.ќдно («) расположено после лазера и отражает только 3% падающего на него света. ƒва других «1 и«2 установлены после светоделител€ и отражают каждое 97% света. ¬ результате такой разницы отражательных способностей между зеркалами « и « 1, а также « и «2 образуютс€ так называемые рециркул€торы длиной 20 м, в которых свет, отража€сь, Ђциркулируетї, при каждом проходе пропуска€ в плечи интерферометра лишь 3% энергии. “аким образом, в рециркул€торах накапливаетс€ светова€ энерги€, мощность излучени€ увеличиваетс€ до 100 ¬т.

јналогичный процесс происходит и с отражЄнным от концевых зеркал светом, а так как длина плеч интерферометра LIGO равна 4 км, в соответствующих им рециркул€торах мощность излучени€ составл€ет уже 4 к¬т. „исло проходов света может достигать 400. ѕо оценке специалистов при этих данных можно обнаружить относительное смещение пробного тела около 10-20, что соответствует удлинению плеча на полмикрона.

¬се оптические элементы лазерного интерферометра исключительно высокого качества, поверхности отшлифованы с погрешностью 1/1300 длины волны света.  аждое плечо заключено в вакуумированную трубу, надЄжно изолированную от «емли дл€ устранени€ сейсмических сотр€сений, применено особое оборудование дл€ предотвращени€ вибраций в широком диапазоне частот и тепловых излучений.


 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-07; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 708 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬ моем словаре нет слова Ђневозможної. © Ќаполеон Ѕонапарт
==> читать все изречени€...

1970 - | 1939 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.034 с.