БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КР)

М, D, x 2-x 1 @ x 1-x 2, ~ t b (4)

Найденные значения b близки к одной трети (от 5/ 16до 3/ 8). Константы a , b, g , d и др., характеризующие поведение физических величин вблизи точек перехода II рода, называются критическими индексами.

В некоторых объектах, например в обычных сверхпроводниках и многих сегнетоэлектриках, почти во всём диапазоне температур вблизи критической точки К. я. не обнаруживаются. С др. стороны, свойства обычных жидкостей в значительном диапазоне температур в окрестности критической точки или свойства гелия вблизи l-точки почти целиком определяются К. я. Это связано с характером действия межмолекулярных сил. Если эти силы достаточно быстро убывают с расстоянием, то в веществе значительную роль играют флуктуации и К. я. возникают задолго до подхода к критической точке. Если же, напротив, межмолекулярные силы имеют сравнительно дальний радиус действия, как, например, кулоновское и диполь-дипольное взаимодействие в сегнетоэлектриках, то установившееся в веществе среднее силовое поле почти не будет искажаться флуктуациями и К. я. могут обнаружиться лишь предельно близко к точке Кюри.

К. я. — это кооперативные явления, т. е. явления, обусловленные свойствами всей совокупности частиц, а не индивидуальными свойствами каждой частицы. Проблема кооперативных явлений полностью ещё не решена, поэтому нет и исчерпывающей теории К. я.

Все реальные подходы к теории К. я, исходят из эмпирического факта возрастания неоднородности вещества с приближением к критической точке и вводят понятие радиуса корреляции флуктуаций r c , близкое по смыслу к среднему размеру флуктуации. Радиус корреляции характеризует расстояние, на котором флуктуации влияют друг на друга и, т. о., оказываются зависимыми, «скоррелированными». Этот радиус для всех объектов зависит от температуры по степенному закону:

r c~t - n. (5)

Предполагаемые значения n лежат между 1/ 2и 1/ 3 .

Зависимости (1), (2) и (5) означают, что значения соответствующих величин становятся бесконечными в точках, где t обращается в нуль (ср. рис. 1 , 2 , 3 ). Т. о., радиус корреляции неограниченно растет с приближением к точке фазового перехода. Это значит, что любая часть рассматриваемой системы в точке фазового перехода чувствует изменения, произошедшие с остальными частями. Наоборот, вдали от точки перехода флуктуации статистически независимы и случайные изменения состояния вещества в данной точке образца никак не сказываются на остальном веществе. Наглядным примером служит рассеяние света веществом.

В случае рассеяния света на независимых флуктуациях (т. н. рэлеевское рассеяние) интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна 4-й степени длины волны и приблизительно одинакова по разным направлениям ( рис. 6 , а). Рассеяние же на скоррелированных флуктуациях — критическое рассеяние — отличается тем, что интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату длины волны и обладает особой диаграммой направленности ( рис. 6 , б).

Среди теорий К. я. большое распространение получила теория, рассматривающая вещество в окрестности точки фазового перехода как систему флуктуирующих областей размера ~ r c . Она называется теорией масштабных преобразований (скейлинг-теорией). Скейлинг-теория не позволяет из свойств молекул, составляющих вещество, вычислить критические индексы, но даёт соотношение между индексами, которые позволяют вычислить их все, если известны какие-нибудь два из них. Соотношения между критическими индексами позволяют определить уравнение состояния и вычислять затем различные термодинамические величины по сравнительно небольшому объёму экспериментального материала. На аналогичном принципе построена теория, связывающая несколькими соотношениями критические индексы кинетических свойств (вязкости, теплопроводности, коэффициент диффузии, поглощения звука и др., также имеющих аномалии в точках фазовых переходов) с индексами термодинамических величин. Эта теория называется динамическим скейлингом в отличие от статического скейлинга, который относится только к термодинамическим свойствам материи.

Лит.: Фишер М., Природа критического состояния, пер. с англ., М., 1968; Покровский В. Л., Гипотеза подобия в теории фазовых переходов, «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 1, с. 127; Critical phenomena. Wash., 1966.

Рис. 3. Дисперсия (1) и поглощение (2) звука в аргоне вблизи критической температуры T кперехода жидкость — пар. А — интенсивность звука, прошедшего через вещество, A 0— первоначальная интенсивность звука; V зв— скорость звука.

Рис. 5. Зависимость интенсивности N рассеянного пучка нейтронов, прошедшего через образец никеля, от температуры. Измерялось рассеяние на углы Q = 10,2' и Q = 37' (для Q = 10,2' масштаб уменьшен в 3 раза). Максимум рассеяния соответствует точке Кюри T ки его положение не зависит от угла рассеяния.

Рис. 2. Зависимость теплоёмкости гелия C p(при постоянном давлении) вблизи точки перехода в сверхтекучее состояние (2,19 К) от температуры Т.

Рис. 1. Зависимость магнитной восприимчивости c ферромагнетика (монокристалла Ni) вблизи точки Кюри T кот приведённой температуры t = (Т — Т к)/Т к.

Рис. 6. а — диаграмма направленности рассеяния света на независимых флуктуациях плотности жидкости; б — рассеяние света на скоррелированных флуктуациях (рассеяние при критической температуре). Масштаб в случае б сильно уменьшен.

Рис. 4. Температурная зависимость рассеяния рентгеновских лучей смесью жидких металлов Li — Na. Вблизи критич. точки растворимости смеси (301°С) число квантов рассеянного рентгеновского излучения, зафиксированных счётчиком в единицу времени, имеет резкий максимум.