Электропроводность

Теория электроосмотического скольжения. Простейший случай электроосмоса скольжение жидкости вдоль безграничной равномерно заряженной плоскости под влиянием тангенциального электрического поля. Пусть для определенности стенка заряжена отрицательно, а диффузная часть двойного слоя соответственно положительно. Покажем, что силу, действующую на ионы диффузного слоя, можно рассматривать как силу, приложенную непосредственно к объему жидкости, содержащей эти ионы.

Условием стационарного движения иона является равенство нулю суммарной силы, действующей на ион. Это означает, что сила вязкого сопротивления жидкости движению иона уравновешивает приложенную к нему электрическую силу. Следовательно, по закону Ньютона (действие равно противодействию), приложенная к ионам со стороны электрического поля сила в стационарном режиме полностью переносится на жидкость.

К слою жидкости, ограниченному плоскостями х и х + dx (х расстояние до плоскости скольжения), приложена сила Ере" dxS (S площадь поверхности слоя). Непосредственно у плоскости скольжения скорость движения жидкости равна нулю (слой жидкости, заключенный между стенкой и плоскостью скольжения, не вовлекается в движение), а затем по мере удаления от поверхности скорость тангенциального движения монотонно возрастает вплоть до внешней границы двойного слоя, поскольку направление действующих сил по всему сечению слоя одинаково.

Произведя повторное интегрирование в тех же пределах, константу интегрирования определяют таким образом, чтобы у плоскости скольжения скорость обращалась в нуль. Важно подчеркнуть, что электроосмотическое скольжение определяется не полным скачком потенциала в диффузной части ДС tyd, а лишь его частью, характеризующей перепад потенциала в подвижной части ДС, поэтому -потенциал и называют электрокинетическим.

Соответственно этому электрокинетические измерения несут информацию не о заряде поверхности, а лишь о его части. Этот заряд называют электрокинетическим. Если в объеме тела заряды отсутствуют, то электрокинетический заряд можно представить как разность плотности поверхностного заряда и соответствующего заряда граничного слоя.

Лишь в том случае, когда граничный слой отсутствует, электрокинетический заряд совпадает с поверхностным зарядом. При этом следует учитывать вклад противо ионов, адсорбируемых в слое Штерна в поверхностный заряд. Теория электроосмотического скольжения может быть развита и на основе модели II строения граничного слоя.. Изложенный в начале параграфа вывод в этом случае должен быть обобщен посредством учета зависимостей е (х) и Т) (х).

Таким образом, вид формул, описывающих электроосмотическое скольжение, не зависит от выбора моделей (I III). Выбор модели влияет только на интерпретацию экспериментально определяемого потенциала t,"bS. Поэтому, хотя излагаемая в следующих параграфах теория электрокинетических явлений развивалась применительно к простой модели I, полученные результаты в известной степени пригодны и для моделей II и III.
Читать далее

Физика

Физика (от древнегреческого «природа») – это наука из области естествознания, которая изучает и дает понятия общим и фундаментальным закономерностям, определяющим состав, структуру, явления и эволюцию материального мира. Практически все законы физики – это фундаментальная основа естествознания, которая дает «толчок» развитию других наук.

Сам термин «физика» впервые был употреблен Аристотелем, величайшим мыслителем древности, жившим в IV веке до нашей эры. Изначально данная наука приравнивалась к философии, поскольку, по мнению ученых умов того времени, вместе эти дисциплины объясняли в целом функционирование Вселенной. Но, в ходе серьезного научного прогресса в XVI веке, физика стала отдельным направлением науки. В русском языке слово «физика» появилось благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову, когда он перевел немецкий учебник по физике, и первым издал его в России. Учебник российского написания впервые был выпущен первым отечественным академиком Страховым, под названием «Краткое начертание физики».

В настоящее время значение физики очень велико. Ведь все то, чем отличается современное общество от своих прародителей в прошлых веках, проявилось в результате использования научных открытий в физике. Например, исследования в сфере электромагнетизма позволили создать телефоны, а различные открытия в термодинамике – автомобиль. Также и развитие электроники привело к разработке компьютеров. И вместе с этим, физическое понимание процессов, происходящих в окружающей среде, постоянно развивается. Большинство открытий получают широкое применение в промышленности и технике. Но, вместе с этим, новые открытия поднимают и новые вопросы, поскольку обнаруживаются явления, для которых требуются совершенные иные, еще неизвестные, физические теории. И, несмотря на большой объем накопленных знаний, современная физика еще не способна объяснить абсолютно все явления природы.

Предмет физики.
Физика – это наука, изучающая природу в самом общем и целом смысле, поскольку она изучает не только материю и энергию, но и основные взаимодействия и явления природы, управляющие действиями веществ друг с другом и изолированно. Также, рассматриваемые в физике явления и процессы не всегда изучаются только физикой – они едины для всех материальных систем. Физика служит лишь фундаментом – так, сохранение энергии, например, называется физическим законам. В некоторых случаях физика переходит в разряд «фундаментальных наук», поскольку остальные естественные науки (такие как биология, геология, химия и др.) ставят своей целью рассмотрения только обособленного класса систем материи, в основе явлений которых также лежат законы физики. К примеру, химия рассматривает атомы, созданные из них вещества, и их превращения из одной материи в другую. Химические свойства однозначно подчиняются физическим свойствам атомов и молекул, которые описываются в разделах по термодинамике, электромагнетизму и квантовой физике.
Читать дальше...

Молекулярные лазеры

Энергетический спектр молекул значительно богаче, чем атомов и ионов, и может быть представлен тремя частями: электронной, колебательной и вращательной. Многообразие и сложность энергетического спектра приводит к богатым спектральным возможностям молекулярных систем и облегчает выбор подходящих уровней энергии. Молекулярные газовые лазеры перекрывают наиболее широкий диапазон из всех других типов лазеров.

В зависимости от типа участвующих в генерации переходов молекулярные лазеры разделяют на три класса. Лазеры на колебательно-вращательных переходах, использующие переходы между колебательными уровнями одного и того же (как правило, основного) электронного состояния. Поскольку расстояние между колебательными уровнями энергии имеет порядок десятых Ш сотых долей электро вольта, то эти лазеры работают в среднем ИК-диапазоне (5,..100 мкм).

Лазеры на электронно-колебательных переходах, использующие переходы между колебательными уровнями различных электронных и работающие в видимой и ближней УФ-областях спектра. Многообразие внутренних движений в молекулах открывав новые каналы релаксации, которые могут быть использован!.: в частности, для эффективного опустошения нижнего лазерного уровня. (Вспомним, что именно отсутствие эффективных процессов релаксации с уровней 15 неона в (Не-Ме) лазере существенно ухудшает параметры этого прибора.)

Из ионных лазеров на благородных газах применяется также Кг -лазер, излучающий, в красной области спектра на длин г волны 647,1 нм. В этом лазере Не является вспомогательным газом, а пары рабочим. Основное отличие и основные трудности связаны с необходимостью поддерживать однородное распределение паров кадмия в активном объем разрядной трубки.

Эта задача решается следующим образом. В газоразрядном трубке вблизи анода в небольшом ответвлении (резервуаре) помешают металлический Cd. Этот резервуар нагревается до температуры 230.,.250 ПС, что обеспечивает нужное давление паров металла. Когда пары достигают области pa ряда, то за счет катафореза ионы Cd прогоняются через разрядный промежуток от анода к катоду.

За счет энергии разряда температура трубки капилляр повышаете, что препятствует конденсации на ее поверхности паров металла Вблизи катода делается второй резервуар, на холодных стенках которого проходит осаждение металлического Cd. Современные конструкции позволяют после полного испарения кадмия из резервуара поменять местами катод и анод и продолжить работу.

Выходная мощность (He-Cd) лазера на длине волны 325 нм достигает 50...200 мВт в непрерывном режиме при длине разряд ной трубки 1...1,5 м, ее диаметре 2-2,5 мм и оптимальном прозрачности выходного зеркала резонатора 5...7%. Оптимальное давление гелия составляет несколько сотен паскаль. Вначале зажигается тлеющий разряд в Не, затем включается подогрев резервуара с Cd до 230...250 °С.
Читать дальше...