Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница
О системе
Технические требования
Синтез
Обучающий модуль
Справка по системе
Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов
Дилатометрия интерференционная
Измерение малых изменений размеров или объема тел под влиянием внешних воздействий с помощью интерференционных оптических систем

Анимация

Описание

Дилатометрия интерференционная - это метод исследования твердых и реже жидких тел, основанный на точном измерении с помощью различных интерференционных оптических систем размеров и реже объема тел под влиянием внешних воздействий, например изменения температуры, электрического поля, магнитного поля. Твердые тела под влиянием внешних воздействий изменяют свои размеры и объем. Жидкие тела изменяют только объем; для исследования изменения объема жидкости необходим тщательный учет изменения размеров сосуда, содержащего жидкость. Разработано несколько простых и очень точных (4 - 5 знаков) методов экспериментального определения изменений размеров твердых тел под влиянием внешних воздействий с помощью приборов - интерференционных дилатометров, в которых в соответствии с изменением длины образца изменяется интерференционная картина, по изменениям которой и определяют изменение длины образца.

Чаще всего интерференционную дилатометрию используют для изучения расширения тел при нагреве в широких температурных диапазонах. Получаемые данные важны для предсказания размеров детали и напряжений в ней при нагреве. Однако чаще всего по измеренной зависимости длины образца вычисляют коэффициент теплового расширения a. Значения a дают информацию о точности гармонического приближения для описания процессов колебаний атомов в данном веществе при разных температурах, что важно для развития теории твердых тел. Кроме того, любая перестройка структуры вещества, любое изменение сил взаимодействия в веществе изменяют a. Поэтому интерференционная дилатометрия и точное измерение a(T) широко используется в физике и технике как простой метод определения температур фазовых переходов, подбора оптимальных термообработок, контроля состава и качества материалов и т. д.

Изучаемое методом интерференционной дилатометрии изменение размеров тел под влиянием внешнего электрического или магнитного поля (соответственно электрострикция или магнитострикция) сложным образом зависит от многих причин, а именно: атомно-кристаллического строения веществ, гистерезиса свойств (в ферромагнетиках), анизотропии кристаллов (часто знак эффекта зависит от направления в кристалле) и т.д. Дилатометрию интерференционную используют и как эффективный метод исследования электрических и магнитных явлений.

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

Определение температур фазовых превращений, ответственных за формирование физических свойств материала при его термообработке. В этом случае фазовое превращение приводит как правило либо к изменению линейного размера образца, либо к другой скорости изменения линейного размера при изменении температуры, что регистрируется дилатометром.

Изучение процессов теплового расширения, магнитострикции и электрострикции дилатометрическими методами. В этом случае дилатометрия используется для определения удлинения образца под влиянием вышеперечисленных внешних воздействий.

Реализации эффекта

Дилатометрах интерференционного типа

Дилатометрические исследования проводят с помощью приборов интерференционных дилатометров различных типов, непосредственно измеряющих изменения длины изучаемого образца.

В дилатометрах интерференционного типа используют систему зеркал, перемещающихся при изменении длины тела и изменяющих интенсивность интерференционной картины, по которой и определяют изменение длины тела с погрешностью 10-(7-8) м (в 5 - 50 раз меньшей длины световой волны). Часто используют интерферометр, аналогичный интерферометру Майкельсона, одно из зеркал которого неподвижно, а второе перемещается в соответствии с изменениями длины образца.

Схема дилатометра интерференционного типа приведена на рисунке 1.

 

Схема дилатометра интерференционного типа

 

 

Рис. 1

 

Интерферометр Майкельсона используется для регистрации малых перемещений конца образца 11, закрепленного на детали 12 в печи (штриховой прямоугольник). В интерферометре Майкельсона источник монохроматического света 1 формирует плоскопараллельный пучок света 2, который падает на полупрозрачное зеркало 3 и разделяется на два когерентных пучка, идущих по разным направлениям. Один из них - пучок 4 - отражается от неподвижного зеркала 5, после чего возвращается назад и, пройдя полупрозрачную пластину 3 как пучок 8 попадает в детектор 9. Второй из них - пучок 6 - отражается от подвижного зеркала 7, после чего возвращается назад и, отразившись от полупрозрачной пластины 3 как пучок 8' попадает в детектор 9. Перемещения подвижного зеркала 7 осуществляется через толкатель 10 в соответствии с изменениями длины образца 11, жестко закрепленного на детали 12 в печи. При изменении температуры образца меняется его длина и подвижное зеркало перемещается как показано красными стрелками. От такого перемещения изменяется оптическая разность хода лучей света 4 и 6, и меняется интенсивность света, регистрируемая детектором. При смещении зеркала 7 на четверть длины световой волны дополнительная оптическая разность хода, равная удвоенному смещению зеркала 7, изменится на половину длины волны, а интенсивность - от максимальной до минимальной. Таким образом удается регистрировать малые смещения на доли световой волны, то есть на десятые и сотые доли микрометра.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1978.-  Т.2. Электричество и магнетизм, волны, оптика.- С.480.

2. Материаловедение. Учебник для ВТУЗов / Под. ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986.- С.384.

3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.- М.: Наука, 1978.- С.790.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина