БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ГИ)

При распространении Г. в кристаллах полупроводников и металлов, где имеются электроны проводимости , кроме взаимодействия Г. с тепловыми фононами, имеет место взаимодействие Г. с электронами. Упругая волна, распространяющаяся в таких кристаллах, почти всегда несёт с собой со скоростью звука локальное электрическое поле. Это связано с тем, что волна деформирует кристаллическую решётку, смещая атомы или ионы из их положения равновесия, что приводит к изменению внутрикристаллических электрических полей. Возникшие электрического поля изменяют движение электронов проводимости и их энергетический спектр. С другой стороны, если почему-либо происходят изменения состояния электронов проводимости, то изменяются внутрикристаллического поля, что вызывает деформации в кристалле. Т. о., взаимодействие электронов проводимости с фононами сопровождается поглощением или испусканием фононов.

Изучение затухания Г. в металлах на электронах проводимости позволяет исследовать важные характеристики металлов (времена релаксации , поверхность Ферми, энергетическую щель в сверхпроводниках и др.).

Взаимодействие между искусственными, или когерентными, фононами и электронами становится существенным в области ультразвуковых и особенно в области гиперзвуковых частот в полупроводниках, обладающих пьезоэлектрическими свойствами (например, кристалл сернистого кадмия, в котором взаимодействие между фононами и электронами проводимости очень сильно). Если к кристаллу приложить постоянное электрическое поле, величина которого такова, что скорость электронов будет несколько больше скорости упругой волны, то электроны будут обгонять упругую волну, отдавая ей энергию и усиливая её, т. е. будет происходить усиление упругих волн. Взаимодействие между когерентными фононами и электронами приводит также к акустоэлектрическому эффекту — явлению, которое состоит в том, что фононы, отдавая свой импульс электронам, создают в кристалле постоянную эдс и постоянный электрический ток. В случае, когда электроны отдают энергию упругой волне, акусто-эдс также возникает, однако имеет противоположный знак.

Рассматривая взаимодействие Г. с электронами, следует принять во внимание тот факт, что электрон, кроме массы и заряда, обладает ещё собственным механическим моментом ( спином ) и связанным с ним магнитным моментом, а также орбитальным магнитным моментом (см. Атом ). Между орбитальным магнитным моментом и спином имеет место спин-орбитальное взаимодействие : если меняется наклон орбиты, несколько меняется и направление спина. Прохождение Г. подходящей частоты и поляризации может вызвать изменение магнитного состояния атомов. Так, при частотах Г. порядка 10 10 гц в кристаллах парамагнетиков (см. Парамагнетизм ) взаимодействие Г. со спин-орбитальной системой выражается, например, в явлении акустического парамагнитного резонанса (АПР), аналогичного электронному парамагнитному резонансу (ЭПР) и состоящего в избирательного поглощении Г., обусловленном переходом атомов с одного магнитного уровня на другой. При помощи АПР оказывается возможным изучать переходы между такими уровнями атомов в парамагнетиках, которые являются запрещенными для ЭПР.

Используя взаимодействие когерентных фононов со спин-орбитальной системой, можно в парамагнитных кристаллах при низких температурах усиливать и генерировать гиперзвуковые волны на принципе, сходном с тем, на котором работают квантовые генераторы (см. Квантовая электроника ). В магнитоупорядоченных кристаллах (ферромагнетики, антиферромагнетики, ферриты) распространение гиперзвуковой волны вызывает появление спиновой волны (изменения магнитного момента, передающиеся в виде волны) и, наоборот, спиновая волна вызывает появление гиперзвуковой волны. Т. о., один тип волн порождает другой, поэтому в общем случае в таких кристаллах распространяются не чисто спиновые и упругие волны, а связанные магнитно-упругие волны.

Взаимодействие Г. со светом проявляется, как упоминалось выше, в рассеянии света на Г. теплового происхождения, но эффективность этого взаимодействия очень мала. Однако применив мощный источник света (например, импульс мощного рубинового лазера), можно получить заметное усиление падающим светом упругой волны. В результате можно генерировать интенсивную гиперзвуковую волну в кристалле мощностью несколько десятков квт . В свою очередь, усиленная упругая волна будет в большей степени рассеивать падающий свет, так что при определенных условиях интенсивность рассеянного света может быть одного порядка с падающим; это явление называется вынужденным рассеянием Мандельштама — Бриллюэна.

Т. о., свойства Г. позволяют использовать его как инструмент исследования состояния вещества. Особенно велико его значение для изучения физики твёрдого тела. В области технических применений, развитие которых только начинается, уже сейчас существенно его использование для т. н. акустических линий задержки в области СВЧ (ультразвуковые линии задержки).

В. А. Красильников.

Гиперио'н(греч. Hyperion), спутник планеты Сатурн. Диаметр около 500 км , расстояние от Сатурна 1480000 км . Открыт в 1848 Дж. Бондом . См. Спутники планет .

Гиперкапни'я(от гипер... и греч. kapnós — дым), повышенное парциальное давление (и содержание) CO 2в артериальной крови (и в организме). Встречается при недостаточности внешнего дыхания различного происхождения, при асфиксии (удушье), при избытке CO 2в окружающей среде.

Гиперкерато'з(от гипер... . и греч. kéras, родительный падеж kératos — рог, роговое вещество), чрезмерное развитие рогового слоя кожи человека. Г. может быть вызван внешними (длительное давление, трение, действие смазочных масел и т.п.) и внутренними (нарушение функции эндокринных желёз, гиповитаминоз А, профессиональные интоксикации) факторами. Г. проявляется образованием роговых пластинок, различной величины узелков, выступов, шипов; кожа становится сухой, потоотделение уменьшается. Г. может сопровождаться образованием болезненных трещин (ладони, подошвы). Г. бывает ограниченным (мозоли, бородавки, кератомы) и диффузным, распространяющимся на большие поверхности или весь кожный покров (ихтиоз). Лечение: содовые или мыльные ванны, витаминотерапия, растворяющие роговое вещество лечебные средства.

Гиперкине'з(от гипер... и греч. kinesis — движение), чрезмерные насильственные непроизвольные движения, появляющиеся при органических и функциональных поражениях нервной системы. Г. возникают обычно при поражениях коры головного мозга, подкорковых двигательных центров или стволовой части мозга. К Г. относят атетоз , хорею , дрожательный паралич, миоклонию (короткое вздрагивание мышцы или мышечного пучка с молниеносным темпом сокращения) и др.