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101个科学效应和现象详解

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科学效应和现象详解1、*射线〔*-Rays〕波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线波长小于0.1埃的称超硬*射线,在0.1~1埃围的称硬*射线,1~10围的称软*射线射线具有很强的穿透力,医学上常用作透视检查,工业中用来探伤长期受*射线辐射对人体有伤害射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故*射线可用电离计、闪光计数器和感光乳胶片等检测晶体的点阵构造对*射线可产生显著的衍射作用,*射线衍射法已成为研究晶体构造、形貌和各种缺陷的作用手段2、安培力〔Ampere’s force〕它是指磁场对电流的作用力〔F〕一段通电直导线放在磁场中,通电导线所受力的大小和导线的长度〔L〕、导线中的电流强度〔I〕、磁感应强度〔B〕以及电流方向和磁场方向之间的夹角〔θ〕的正弦成正比F=KLIBsinθ3、巴克豪森效应〔Barkhsusen effect〕1919年,巴克豪森发现铁的磁化过程的不连续性,铁磁性物质在外场中磁化实质上是它的磁畴存在逐渐变化的过程,与外场同向磁畴不断扩大,不同向的磁畴逐渐减小在磁化曲线的最陡区域,磁畴的移动会出现跃变,尤其硬磁材料更是如此。

当铁受到逐渐增强的磁场作用时,它的磁化强度不是平衡地而是以微小跳跃的方式增大的发生跳跃时,有噪声伴随着出现如果通过扩音器把它们放大,就会听到一连串的“咔嗒〞声这就是“巴克豪森效应〞后来,当人们认识到铁是一系列小区域组成,而在每个小区域,所有的微小原子磁体都是同向排列的,巴克豪森效应才最后得到说明每个独立的小区域,都是一个很强的磁体,但由于各个磁畴的磁性彼此抵消,所以普通的铁显示不出磁性但是当这些磁畴受到一个强磁场作用时,它们会同向排列起来,于是铁便成为磁体在同向排列的过程中,相邻的两个磁畴彼此摩擦并发生振动,噪声就是这样产生的只有所谓“铁磁物质〞具有这种磁畴构造,也就是说,这些物质具有形成强磁体的能力,其中以铁表现得最为显著4、包辛格效应〔Baoshinger effect〕包辛格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象,特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开场了包辛格效应在理论上和实际上都有其重要意义在理论上由于它是金属变形时长程应力的度量〔长程应力的大小可用*光方法测量〕,包辛格效应可用来研究材料加工硬化的机制工程应用上,首先是材料加工成型需要考虑包辛格效应。

包辛格效应大的材料,应力较大包辛格效应分直接包辛格效应及包辛格逆效应直接包辛格效应指拉伸后钢材纵向压缩屈服强度小于纵向拉伸屈服强度;包辛格逆效应在相反的方向产生相反的结果5、爆炸效应〔e*plosion〕爆炸指一个化学反响能不断地自我加速而在瞬间完成,并伴随有光的发射,系统温度瞬时达极大值和气体的压力急骤变化,以致形成冲击波等现象爆炸可通过化学反响、放电、激光束效应、核反响等方法获得爆炸力学主要研究爆炸的发生和开展规律,以及对爆炸的力学效应的利用和防护的学科爆炸力学从力学的角度研究化学爆炸、核爆炸、电爆炸、粒子束爆炸、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程,以及由此产生的强冲击波、高速流动、大变形和破坏、抛掷等效应自然界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆炸等现象也可用爆炸力学方法来研究爆炸力学是流体力学、固体力学和物理学、化学之间的一门穿插学科,在武器研制、交通运输和水利建立、矿藏开发、机械加工、平安生产等方面有广泛的应用6、标记物〔markers〕 在材料中引入标记物,可以简化混合物中包含成分的区分工作,而且使有标记物的运动和过程的追踪更加容易可当作标记物的物质类型有:铁磁物质、普通的和发光的油漆、有强烈气味的物质等等。

7、外表〔surface〕物体的外表:用面积和状态来描述物体的外表的性质或特性外表状态确定了物体的大量特性和与其他物体交互作用时所呈现的本性8、外表粗糙度〔surface roughness〕零件外表无论加工得多么光滑,在放大镜或显微镜下进展观察,总会看到上下不平的状况,高起的局部称为峰,低凹的局部称为谷加工外表上具有的较小间距峰谷所组成的微观几何形状特性称为“外表粗糙度〞,又称外表光洁度外表粗糙度反映零件外表的光滑程度零件各个外表的作用不同,所需的光滑程度也不一样外表粗糙度是衡量零件质量的标准之一,对零件的配合、耐磨程度、抗疲劳强度、抗腐蚀性等及外观都有影响最常用的外表粗糙度参数是“轮廓算术平均偏差〞〔记作Ra〕9、波的干预〔wave interference〕 由2个或2个以上的波源发出的具有一样频率,一样振动方向和恒定的相位差的波在空间叠加时,在叠迭区的不同地方振动加强或减弱的现象,称为“波的干预〞符号上列条件的波源叫做“相干波源〞,它们发出的波叫做“相干波〞这是波的叠加中最简单的情况2个相干波叠加后,在叠加区每一位置有确定的振幅在有的位置上,振幅等于2波分别引起的振动的振幅之和,这些位置的合振动最强,称为“相长干预〞;而有些位置的振幅等于2波分别引起的振动的振幅之差,这些位置上的合振动最弱,称为“相消干预〞。

它是波的一个重要特性在日常生活中最常见的是水波的干预,利用电磁波的干预,可作定向发射天线,利用光的干预,可准确地进展长度测量等10、伯努利定律〔Bernoulli’s Law〕伯努利定律:理想液体作稳定流动时的能量守恒定律在密封管道流动的理想液体具有3种能量:压力能、动能和势能,它们可以互相转变,并且液体在管道的任一处这3种能量总和是一定的由以上定律得出的伯努利方程式:常数式中:——压力能;——动能; h——势能又由公式:式中: V——流速;      Q——流量;      A——截面积当流体的速度加快时,物体与流体接触的接口上的压力会减小,反之压力会增加11、超导热开关〔superconducting heat switch〕超导热开关是一个用于低温〔接近OK〕下的装置,用于断开被冷却物体和冷源之间的连接当工作温度远低于临界温度的时候,此装置充分发挥了超导体从常态到超导状态的转化过程中热导电率显著减少的特性〔高达10000倍〕热开关由一条连接样本和冷却器的细导线或钽丝组成〔参见居里效应〕当电流通过缠绕线螺线管时会产生磁场,使超导性停顿,让热流通过导线,就相当于开关处于“翻开〞;当移开磁场的时候,超导性就得到恢复,电线的热阻快速增加,换句话说,相当于开关处于“关闭〞。

12、超导性〔conductivity〕超导体是指在温度和磁场都小于一定数值的条件下,许多导电材料的电阻和体磁感应强度都都突然变为零的性质具有超导性的物体叫做“超导体〞1911年荷兰物理学家卡曼林-昂尼斯〔1853~1926〕首先发现汞在4.1730K以下失去电阻的现象,并初次称之为“超导性〞现道,许多金属〔如铟、锡、铝、钽、铌等〕、合金〔如铌-锆、铌-钛等〕和化合物〔如Nb3Sn、Nb3Al等〕都是可具有超导性材料物体从正常态过渡到超导态是一种相变,发生相变时的温度称为此超导体的“转变温度〞〔或“临界温度〞〕现有的材料仅在很低的温度环境下才具有超导性,其中以Nb3Ge薄膜的转变温度最高〔23.20K〕1933年迈斯纳和奥森费耳德又共同发现金属处在超导态时其体磁感应强度为零,即能把原来在其体的磁场排挤出去,这个现象称之为迈斯纳效应当磁场到达一定强度时,超导性就将破坏,这个磁场限值称为“临界磁场〞目前所发现的超导体有2类第1类只有一个临界磁场〔约几百高斯〕;第2类超导体有下临界磁场〔Hc1〕和上临界磁场(Hc2)当外磁场到达Hc1时,第2类超导体出现正常态和超导态相互混合的状态,只有当磁场增大到Hc2时,其体的混合状态消失而转化为正常导体。

现在已制备上临界磁场很高的超导材料〔如Nb3Sn的Hc2达22特斯拉,Nb3Al0.75Nb3Ge0.25的达30斯特拉〕用以制造产生强磁场的超导磁体超导体的应用目前正逐步开展为先进技术,用在加速器、发电机、电缆、储能器和交通运输设备直到计算机方面1962年发现了超导隧道效应即约瑟夫逊效应,并已用于制造高精度的磁强计、电压标准、微波探测器等近年来,中国、美国、日本在提高超导材料的转变温度上都取得了很大的进展1987年研制出YBaCuO体材料转变温度到达90~1000K,零电阻温度达780K,也就是说过去必须在昂贵的液氦温度下才能获得超导性,而现在已能在廉价的液氮温度下获得1988年又研制出CaSrBiCuO体和CaS-rTlCuO体,使转变温度提高到114~1150K近两三年来,超导方面的工作正在突飞猛进高温超导:从超导现象发现之后,科学家一直寻求在较高温度下具有超导电性的材料,然而到1985年所能到达的最高超导临界温度也不过230K,所用材料是Nb3Ge1986年4月美国IBM公司的缪勒〔K.A.Muller〕和柏诺兹〔J.G.Bednorz〕博士宣布钡镧铜氧化物在350K时出现超导现象。

1987年超导材料的研究出现了划时代的进展先是年初华裔美籍科学家朱经武、吴茂昆宣布制成了转变温度为980K的钇钡铜氧超导材料,其后在1987年2月24日中科院的新闻发布会上宣布,物理所忠贤、立泉等13位科技人员制成了主要成分为钡、钇、铜、氧4种元素的钡基氧化物超导材料,其零电阻的温度为78.50K几乎同一时期,日、等科学家也获得了类似的成功这样,科学家们就获得了液氮温度区的超导体,从而把人们认为到2000年才能实现的目标大大提前了这一突破性的成功可能带来许多学科领域的革命,它将对电子工业和仪器设备发生重大影响,并为实现电能超导输送、数字电子学革命、大功率 电磁铁和新一代粒子加速器的制造等提供实际的可能目前,中、美、日、俄等国家都正在大力开发高温超导体的研究工作光电导性:假设在辐射作用下,由于吸收光子能量而产生的自由电子及空穴的浓度增量分别为,则在光照稳定情况下光电导体的电导率变为:光电管:一种可以把光信号转变为电信号的器件其应用在光电自动控制、有声电影还声、光纤通信等13、磁场〔magnetic field〕在永磁体或电流周围所发生的力场,即但凡磁力所能大大的空间,或磁力作用的围,叫做磁场;所以严格说来,磁场是没有一定界限的,只有强弱之分。

与任何力场一样,磁场是能量的一种形式,它将一个物体的作用传递給另一个物体磁场的存在表现在它的各个不同的作用中,最容易观察的是对场所放置磁针的作用,力作用于磁针,使该针向一定方向旋转自由旋转磁针在*一地方所处的方位表示磁场在该处的方向,即每一点的磁场方向都是朝着磁针的北极端所指的方向如果我们想象有许许多多的小磁针,则这些小磁针将沿磁力线而排列,所谓的磁力线是在每一点上的方向都与此点的磁场方向一样磁力线始于北极而终于南极,磁力线在磁极附近较密,故磁极附近的磁场最强磁场的第2个作用便是对运动中的电荷所产生的力,此力始终与电荷的运动方向相垂直,与电荷的电量成正比磁场强度:表示磁场强弱和方向的矢量由于磁场是电流或运动电荷引起的,而磁介质在磁场中发生的磁化对磁场也有影响磁力线:描述磁场分布情况的曲线这些曲线上各点的切线方向,就是该点的磁场方向曲线越密的地方表示磁场强,曲线稀的地方表示磁场弱磁力线永远是闭合的曲线,永磁体的磁力线可以认为是由N极开场,终止于S极实际上永磁体的磁性起源于电子和原子核的运动,与电流的磁场没有本质上的区别,磁极只是一个抽象的概念,在考虑到永磁体部的磁场时,磁力线仍然是闭合的。

14、磁弹性(magnetostriction)磁弹性效应是值当弹性应力作用于铁磁材料时,铁磁体不但会产生弹性应变,还会产生磁致伸缩性质的应变,从而引起磁畴壁的位移,改变其自发磁化的方。

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