Резонанс простыми словами: что это в физике, формулы, виды, примеры

Резонанс токов и напряжений: условия возникновения и применение

Явление резонанса токов и напряжений наблюдается в цепях индуктивно-емкостного характера. Это явление нашло применение в радиоэлектронике, став основным способов настройки приемника на определенную волну. К сожалению, резонанс может нанести вред электрооборудованию и кабельным линиям. В физике резонансом является совпадение частот нескольких систем. Давайте рассмотрим, что такое резонанс напряжений и токов, какое значение он имеет и где используется в электротехнике.

Реактивные сопротивления индуктивности и емкости

Индуктивностью называется способность тела накапливать энергию в магнитном поле. Для нее характерно отставание тока от напряжения по фазе. Характерные индуктивные элементы — дросселя, катушки, трансформаторы, электродвигатели.

Емкостью называются элементы, которые накапливают энергию с помощью электрического поля. Для емкостных элементов характерно отставание по фазе напряжения от тока.

Емкостные элементы: конденсаторы, варикапы.

Приведены их основные свойства, нюансы в пределах этой статьи во внимание не берутся.

Кроме перечисленных элементов другие также имеют определенную индуктивность и емкость, например в электрических кабелях распределенные по его длине.

Емкость и индуктивность в цепи переменного тока

Если в цепях постоянного тока емкость в общем смысле представляет собой разорванный участок цепи, а индуктивность — проводник, то в переменном конденсаторы и катушки представляют собой реактивный аналог резистора.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности определяется по формуле:

Векторная диаграмма:

 

Реактивное сопротивление конденсатора:

Здесь w — угловая частота, f — частота в цепи синусоидального тока, L — индуктивность, C — емкость.

Векторная диаграмма:

Стоит отметить, что при расчете соединенных последовательно реактивных элементов используют формулу:

Обратите внимание, что емкостная составляющая принимается со знаком минус. Если в цепи присутствует еще и активная составляющая (резистор), то складывают по формуле теоремы Пифагора (исходя из векторной диаграммы):

От чего зависит реактивное сопротивление? Реактивные характеристики зависят от величины емкости или индуктивности, а также от частоты переменного тока.

Если посмотреть на формулу реактивной составляющей, то можно заметить, что при определенных значениях емкостной или индуктивной составляющей их разность будет равна нулю, тогда в цепи останется только активное сопротивление. Но это не все особенности такой ситуации.

Резонанс напряжений

Если последовательно с генератором соединить конденсатор и катушку индуктивности, то, при условии равенства их реактивных сопротивлений, возникнет резонанс напряжений. При этом активная часть Z должно быть как можно меньшей.

Стоит отметить, что индуктивность и емкость обладает только реактивными качествами лишь в идеализированных примерах. В реальных же цепях и элементах всегда присутствует активное сопротивление проводников, хоть оно и крайне мало.

При резонансе происходит обмен энергией между дросселем и конденсатором. В идеальных примерах при первоначальном подключении источника энергии (генератора) энергия накапливается в конденсаторе (или дросселе) и после его отключения происходят незатухающие колебания за счет этого обмена.

Напряжения на индуктивности и емкости примерно одинаковы, согласно закону Ома:

U=I/X

Где X — это Xc емкостное или XL индуктивное сопротивление соответственно.

Цепь, состоящую из индуктивности и емкости, называют колебательным контуром. Его частота вычисляется по формуле:

Период колебаний определяется по формуле Томпсона:

Так как реактивное сопротивление зависит от частоты, то сопротивление индуктивности с ростом частоты увеличивается, а у ёмкости падает. Когда сопротивления равны, то общее сопротивление сильно снижается, что отражено на графике:

Основными характеристиками контура являются добротность (Q) и частота. Если рассмотреть контур в качестве четырехполюсника, то его коэффициент передачи после несложных вычислений сводится к добротности:

K=Q

А напряжение на выводах цепи увеличивается пропорционально коэффициенту передачи (добротности) контура.

Uк=Uвх*Q

При резонансе напряжений, чем выше добротность, тем больше напряжение на элементах контура будет превышать напряжение подключенного генератора. Напряжение может повышаться в десятки и сотни раз. Это отображено на графике:

Потери мощности в контуре обусловлены только наличием активного сопротивления. Энергия из источника питания берется только для поддержания колебаний.

Коэффициент мощности будет равен:

cosФ=1

Эта формула показывает, что потери происходят за счет активной мощности:

S=P/Cosф

Резонанс токов

Резонанс токов наблюдается в цепях, где индуктивность и емкость соединены параллельно.

Явление заключается в протекании токов большой величины между конденсатором и катушкой, при нулевом токе в неразветвленной части цепи. Это объясняется тем, что при достижении резонансной частоты общее сопротивление Z возрастает. Или простым языком звучит так – в точке резонанса достигается максимальное общее значение сопротивления Z, после чего одно из сопротивлений увеличивается, а другое снижается в зависимости от того растет или снижается частота. Это наглядно отображено на графике:

В общем, всё аналогично предыдущему явлению, условия возникновения резонанса токов следующие:

1. Частота питания аналогична резонансной у контура.
2. Проводимости у индуктивности и ёмкости по переменному току равны BL=Bc, B=1/X.

Применение на практике

Рассмотрим, какая польза и вред резонанса токов и напряжений. Наибольшую пользу явления резонанса принесли в радиопередающей аппаратуре. Простыми словами, а схеме приемника установлены катушка и конденсатор, подключенные к антенне. С помощью изменения индуктивности (например, перемещая сердечник) или величины емкости (например, воздушным переменным конденсатором) вы настраиваете резонансную частоту. В результате чего напряжение на катушке повышается и приемник ловит определенную радиоволну.

Вред эти явления могут на нести в электротехнике, например, на кабельных линиях. Кабель представляет собой распределенную по длине индуктивность и емкость, если на длинную линию подать напряжение в режиме холостого хода (когда на противоположном от источника питания конце кабеля нагрузка не подключена). Поэтому есть опасность того, что произойдет пробой изоляции, во избежание этого подключается нагрузочный балласт. Также аналогичная ситуация может привести к выходу из строя электронных компонентов, измерительных приборов и другого электрооборудования – это опасные последствия возникновения этого явления.

Заключение

Резонанс напряжений и токов — интересное явление, о котором нужно знать. Он наблюдается только в индуктивно-емкостных цепях. (1/2)

4. Как устранить явление?

Увеличив активное сопротивление в цепи или изменив частоту.

Теперь вы знаете, что такое резонанс токов и напряжений, каковы условия его возникновения и варианты применения на практике. Для закрепления материала рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Материалы по теме:

Ядерный магнитный резонанс

msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist> msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>msimagelist>

	Адроны
	Альфа-распад
	Альфа-частица
	Аннигиляция
	Антивещество
	Антинейтрон
	Антипротон
	Античастицы
	Атом
	Атомная единица массы
	Атомная электростанция
	Барионное число
	Барионы
	Бета-распад
	Бетатрон
	Бета-частицы
	Бозе – Эйнштейна статистика
	Бозоны
	Большой адронный коллайдер
	Большой Взрыв
	Боттом. Боттомоний
	Брейта-Вигнера формула
	Быстрота
	Векторная доминантность
	Великое объединение
	Взаимодействие частиц
	Вильсона камера
	Виртуальные частицы
	Водорода атом
	Возбуждённые состояния ядер
	Волновая функция
	Волновое уравнение
	Волны де Бройля
	Встречные пучки
	Гамильтониан
	Гамма-излучение
	Гамма-квант
	Гамма-спектрометр
	Гамма-спектроскопия
	Гаусса распределение
	Гейгера счётчик
	Гигантский дипольный резонанс
	Гиперядра
	Глюоны
	Годоскоп
	Гравитационное взаимодействие
	Дейтрон
	Деление атомных ядер
	Детекторы частиц
	Дирака уравнение
	Дифракция частиц
	Доза излучения
	Дозиметр
	Доплера эффект
	Единая теория поля
	Зарядовое сопряжение
	Зеркальные ядра
	Избыток массы (дефект массы)
	Изобары
	Изомерия ядерная
	Изоспин
	Изоспиновый мультиплет
	Изотопов разделение
	Изотопы
	Ионизирующее излучение
	Искровая камера
	Квантовая механика
	Квантовая теория поля
	Квантовые операторы
	Квантовые числа
	Квантовый переход
	Квант света
	Кварк-глюонная плазма
	Кварки
	Коллайдер
	Комбинированная инверсия
	Комптона эффект
	Комптоновская длина волны
	Конверсия внутренняя
	Константы связи
	Конфайнмент
	Корпускулярно волновой дуализм
	Космические лучи
	Критическая масса
	Лептоны
	Линейные ускорители
	Лоренца преобразования
	Лоренца сила
	Магические ядра
	Магнитный дипольный момент ядра
	Магнитный спектрометр
	Максвелла уравнения
	Масса частицы
	Масс-спектрометр
	Массовое число
	Масштабная инвариантность
	Мезоны
	Мессбауэра эффект
	Меченые атомы
	Микротрон
	Нейтрино
	Нейтрон
	Нейтронная звезда
	Нейтронная физика
	Неопределённостей соотношения
	Нормы радиационной безопасности
	Нуклеосинтез
	Нуклид
	Нуклон
	Обращение времени
	Орбитальный момент
	Осциллятор
	Отбора правила
	Пар образование
	Период полураспада
	Планка постоянная
	Планка формула
	Позитрон
	Поляризация
	Поляризация вакуума
	Потенциальная яма
	Потенциальный барьер
	Принцип Паули
	Принцип суперпозиции
	Промежуточные W-, Z-бозоны
	Пропагатор
	Пропорциональный счётчик
	Пространственная инверсия
	Пространственная четность
	Протон
	Пуассона распределение
	Пузырьковая камера
	Радиационный фон
	Радиоактивность
	Радиоактивные семейства
	Радиометрия
	Расходимости
	Резерфорда опыт
	Резонансы (резонансные частицы)
	Реликтовое микроволновое излучение
	Светимость ускорителя
	Сечение эффективное
	Сильное взаимодействие
	Синтеза реакции
	Синхротрон
	Синхрофазотрон
	Синхроциклотрон
	Система единиц измерений
	Слабое взаимодействие
	Солнечные нейтрино
	Сохранения законы
	Спаривания эффект
	Спин
	Спин-орбитальное взаимодействие
	Спиральность
	Стандартная модель
	Статистика
	Странные частицы
	Струи адронные
	Субатомные частицы
	Суперсимметрия
	Сферическая система координат
	Тёмная материя
	Термоядерные реакции
	Термоядерный реактор
	Тормозное излучение
	Трансурановые элементы
	Трек
	Туннельный эффект
	Ускорители заряженных частиц
	Фазотрон
	Фейнмана диаграммы
	Фермионы
	Формфактор
	Фотон
	Фотоэффект
	Фундаментальная длина
	Хиггса бозон
	Цвет
	Цепные ядерные реакции
	Цикл CNO
	Циклические ускорители
	Циклотрон
	Чарм. Чармоний
	Черенковский счётчик
	Черенковсое излучение
	Черные дыры
	Шредингера уравнение
	Электрический квадрупольный момент ядра
	Электромагнитное взаимодействие
	Электрон
	Электрослабое взаимодействие
	Элементарные частицы
	Ядерная физика
	Ядерная энергия
	Ядерные модели
	Ядерные реакции
	Ядерный взрыв
	Ядерный реактор
	Ядра энергия связи
	Ядро атомное
	Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Что такое геноцид? | Энциклопедия Холокоста

До 1944 года слова “геноцид” не существовало. Это специальный термин, обозначающий преступные действия, совершаемые по отношению к какой-либо группе людей с целью ее уничтожения. Права человека, изложенные в американском Билле о правах (первые 10 поправок к Конституции США) или во Всеобщей декларации прав человека ООН от 1948 года, касаются прав личности.

В 1944 году польский юрист еврейского происхождения Рафаэль Лемкин (1900-1959) дал определение нацистской политике систематического уничтожения европейских евреев. Он предложил термин “геноцид”, соединив греческое слово genos, что означает “род, племя”, с латинским caedo — “убиваю”. Предлагая этот термин, Лемкин имел в виду “координированный план различных действий, направленных на уничтожение жизненно важных основ существования национальных групп и самих этих групп как таковых”. Спустя год Международный военный трибунал в Нюрнберге (Германия) обвинил нацистских лидеров в “преступлениях против человечности”. Слово “геноцид” было включено в обвинительный акт, но как описательный, а не правовой термин.

Поскольку ужасные подробности Холокоста получили широкий резонанс в мировом сообществе, а также во многом благодаря непрестанным усилиям самого Лемкина, 9 декабря 1948 года Организация Объединенных Наций одобрила “Конвенцию о предупреждении преступления геноцида и наказании за него”. Эта конвенция объявляла геноцид преступлением, которое нарушает нормы международного права; подписавшие конвенцию государства обязывались “принимать меры предупреждения” против него и “карать за его совершение”. Конвенция определила геноцид следующим образом:

Под геноцидом понимаются следующие действия, совершаемые с намерением уничтожить, полностью или частично, какую-либо национальную, этническую, расовую или религиозную группу:
(a) Убийство членов такой группы;
(b) Причинение серьезных телесных повреждений или умственного расстройства членам такой группы;
(c) Предумышленное создание для какой-либо группы таких жизненных условий, которые предполагают ее полное или частичное физическое уничтожение;
(d) Применение мер, рассчитанных на предотвращение деторождения внутри такой группы;
(e) Насильственная передача детей из одной группы в другую.

Хотя в истории было много случаев применения насилия по отношению к различным группам людей, даже после того как Конвенция уже вступила в силу, осознание интернациональным сообществом понятия “геноцид”, а также развитие соответствующей правовой практики относится к двум определенным историческим периодам: время с момента введения термина в обиход до момента принятия его в международном законодательстве (1944-1948) и период его активного использования при создании международных трибуналов, призванных карать за это преступление (1991-1998). Предупреждение геноцида — второй основной принцип конвенции — это проблема, с которой все еще сталкиваются как целые нации, так и отдельные люди.

ЯМР для «чайников», или Десять основных фактов о ядерном магнитном резонансе

1.Суть явления

Прежде всего надо заметить, что хотя в названии этого явления присутствует слово «ядерный», к ядерной физике ЯМР никакого отношения не имеет и с радиоактивностью никак не связан. Если говорить о строгом описании, то без законов квантовой механики никак не обойтись. Согласно этим законам, энергия взаимодействия магнитного ядра с внешним магнитным полем может принимать только несколько дискретных значений. Если облучать магнитные ядра переменным магнитным полем, частота которого соответствует разнице между этими дискретными энергетическими уровнями, выраженной в частотных единицах, то магнитные ядра начинают переходить с одного уровня на другой, при этом поглощая энергию переменного поля. В этом и состоит явление магнитного резонанса. Это объяснение формально правильное, но не очень наглядное. Есть другое объяснение, без квантовой механики. Магнитное ядро можно представить как электрически заряженный шарик, вращающийся вокруг своей оси (хотя, строго говоря, это не так). Согласно законам электродинамики, вращение заряда приводит к появлению магнитного поля, т.е. магнитного момента ядра, который направлен вдоль оси вращения. Если этот магнитный момент поместить в постоянное внешнее поле, то вектор этого момента начинает прецессировать, т. е. вращаться вокруг направления внешнего поля. Таким же образом прецессирует (вращается) вокруг вертикали ось юлы, если ее раскрутить не строго вертикально, а под некоторым углом. В этом случае роль магнитного поля играет сила гравитации.

­

Частота прецессии определяется как свойствами ядра, так и силой магнитного поля: чем сильнее поле, тем выше частота. Затем, если кроме постоянного внешнего магнитного поля на ядро будет воздействовать переменное магнитное поле, то ядро начинает взаимодействовать с этим полем — оно как бы сильнее раскачивает ядро, амплитуда прецессии увеличивается, и ядро поглощает энергию переменного поля. Однако это будет происходить только при условии резонанса, т.е. совпадения частоты прецессии и частоты внешнего переменного поля. Это похоже на классический пример из школьной физики — марширующие по мосту солдаты. Если частота шага совпадает с частотой собственных колебаний моста, то мост раскачивается всё сильнее и сильнее. Экспериментально это явление проявляется в зависимости поглощения переменного поля от его частоты. В момент резонанса поглощение резко возрастает, а простейший спектр магнитного резонанса выглядит вот так:

­

 

 

 

 

 

 

 

2. Фурье-спектроскопия

Первые ЯМР-спектрометры работали именно так, как описано выше-образец помещался в постоянное магнитное поле, и на него непрерывно подавалось радиочастотное излучение. Затем плавно менялась либо частота переменного поля, либо напряженность постоянного магнитного поля. Поглощение энергии переменного поля регистрировалось радиочастотным мостом, сигнал от которого выводился на самописец или осциллограф. Но этот способ регистрации сигнала уже давно не применяется. В современных ЯМР-спектрометрах спектр записывается с помощью импульсов. Магнитные моменты ядер возбуждаются коротким мощным импульсом, после которого регистрируется сигнал, наводимый в РЧ-катушке свободно прецессирующими магнитными моментами. Этот сигнал постепенно спадает к нулю по мере возвращения магнитных моментов в состояние равновесия (этот процесс называется магнитной релаксацией). Спектр ЯМР получается из этого сигнала с помощью Фурье-преобразования. Это стандартная математическая процедура, позволяющая раскладывать любой сигнал на частотные гармоники и таким образом получать частотный спектр этого сигнала. Этот способ записи спектра позволяет значительно понизить уровень шумов и проводить эксперименты намного быстрее.

­

Один возбуждающий импульс для записи спектра — это самый простейший ЯМР-эксперимент. Однако таких импульсов, разной длительности, амплитуды, с разными задержками между ними и т.п., в эксперименте может быть много, в зависимости от того, какие именно манипуляции исследователю надо провести с системой ядерных магнитных моментов. Тем не менее, практически все эти импульсные последовательности оканчиваются одним и тем же — записью сигнала свободной прецессии с последующим Фурье-преобразованием.

3. Магнитные взаимодействия в веществе

Сам по себе магнитный резонанс остался бы не более чем занятным физическим явлением, если бы не магнитные взаимодействия ядер друг с другом и с электронной оболочкой молекулы. Эти взаимодействия влияют на параметры резонанса, и с их помощью методом ЯМР можно получать разнообразную информацию о свойствах молекул — их ориентации, пространственной структуре (конформации), межмолекулярных взаимодействиях, химическом обмене, вращательной и трансляционной динамике. Благодаря этому ЯМР превратился в очень мощный инструмент исследования веществ на молекулярном уровне, который широко применяется не только в физике, но главным образом в химии и молекулярной биологии. В качестве примера одного из таких взаимодействий можно привести так называемый химический сдвиг. Суть его в следующем: электронная оболочка молекулы откликается на внешнее магнитное поле и старается его экранировать — частичное экранирование магнитного поля происходит во всех диамагнитных веществах. Это означает, что магнитное поле в молекуле будет отличаться от внешнего магнитного поля на очень небольшую величину, которая и называется химическим сдвигом. Однако свойства электронной оболочки в разных частях молекулы разные, и химический сдвиг тоже разный. Соответственно, условия резонанса для ядер в разных частях молекулы тоже будут отличаться. Это позволяет различать в спектре химически неэквивалентные ядра. Например, если мы возьмем спектр ядер водорода (протонов) чистой воды, то в нем будет только одна линия, поскольку оба протона в молекуле H₂O совершенно одинаковы. Но для метилового спирта СН₃ОН в спектре будет уже две линии (если пренебречь другими магнитными взаимодействиями), поскольку тут есть два типа протонов — протоны метильной группы СН₃ и протон, связанный с атомом кислорода. По мере усложнения молекул число линий будет увеличиваться, и если мы возьмем такую большую и сложную молекулу, как белок, то в этом случае спектр будет выглядеть примерно так:

­

 

 

 

 

 

 

 

4. Магнитные ядра

ЯМР можно наблюдать на разных ядрах, но надо сказать, что далеко не все ядра имеют магнитный момент. Часто бывает так, что некоторые изотопы имеют магнитный момент, а другие изотопы того же самого ядра — нет. Всего существует более сотни изотопов различных химических элементов, имеющих магнитные ядра, однако в исследованиях обычно используется не более 1520 магнитных ядер, всё остальное -экзотика. Для каждого ядра есть свое характерное соотношение магнитного поля и частоты прецессии, называемое гиромагнитным отношением. Для всех ядер эти отношения известны. По ним можно подобрать частоту, на которой при данном магнитном поле будет наблюдаться сигнал от нужных исследователю ядер.

Самые важные для ЯМР ядра — это протоны. Их больше всего в природе, и они имеют очень высокую чувствительность. Для химии и биологии очень важны ядра углерода, азота и кислорода, но с ними ученым не очень повезло: наиболее распространенные изотопы углерода и кислорода, ¹²С и ¹⁶О, магнитного момента не имеют, у природного изотопа азота 14N момент есть, но он по ряду причин для экспериментов очень неудобен. Есть изотопы ¹³С, ¹⁵N и ¹⁷О, которые подходят для ЯМР-экспериментов, но их природное содержание очень низкое, а чувствительность очень маленькая по сравнению с протонами. Поэтому часто для ЯМР-исследований готовят специальные изотопно-обогащенные образцы, в которых природный изотоп того или иного ядра замещен на тот, который нужен для экспериментов. В большинстве случаев эта процедура весьма непростая и недешевая, но иногда это единственная возможность получить необходимую информацию.

5. Электронный парамагнитный и квадрупольный резонанс

Говоря про ЯМР, нельзя не упомянуть о двух других родственных физических явлениях — электронном парамагнитном резонансе (ЭПР) и ядерном квадрупольном резонансе (ЯКР). ЭПР по своей сути подобен ЯМР, разница заключается в том, что резонанс наблюдается на магнитных моментах не атомных ядер, а электронной оболочки атома. ЭПР может наблюдаться только в тех молекулах или химических группах, электронная оболочка которых содержит так называемый неспаренный электрон, тогда оболочка имеет ненулевой магнитный момент. Такие вещества называются парамагнетиками. ЭПР, как и ЯМР, также применяется для исследований различных структурно-динамических свойств веществ на молекулярном уровне, но его область использования существенно уже. Это связано в основном с тем, что большинство молекул, особенно в живой природе, не содержит неспаренных электронов. В некоторых случаях можно использовать так называемый парамагнитный зонд, т.е. химическую группу с неспаренным электроном, которая связывается с исследуемой молекулой. Но такой подход имеет очевидные недостатки, которые ограничивают возможности этого метода. Кроме того, в ЭПР нет такого высокого спектрального разрешения (т.е. возможности отличить в спектре одну линию от другой), как в ЯМР.

Объяснить «на пальцах» природу ЯКР труднее всего. Некоторые ядра обладают так называемым электрическим квадрупольным моментом. Этот момент характеризует отклонение распределения электрического заряда ядра от сферической симметрии. Взаимодействие этого момента с градиентом электрического поля, создаваемого кристаллической структурой вещества, приводит к расщеплению энергетических уровней ядра. В этом случае можно наблюдать резонанс на частоте, соответствующей переходам между этими уровнями. В отличие от ЯМР и ЭПР, для ЯКР не нужно внешнего магнитного поля, поскольку расщепление уровней происходит без него. ЯКР также используется для исследования веществ, но область его применения еще уже, чем у ЭПР.

6. Преимущества и недостатки ЯМР

ЯМР — самый мощный и информативный метод исследования молекул. Строго говоря, это не один метод, это большое число разнообразных типов экспериментов, т.е. импульсных последовательностей. Хотя все они основаны на явлении ЯМР, но каждый из этих экспериментов предназначен для получения какой-то конкретной специфической информации. Число этих экспериментов измеряется многими десятками, если не сотнями. Теоретически ЯМР может если не всё, то почти всё, что могут все остальные экспериментальные методы исследования структуры и динамики молекул, хотя практически это выполнимо, конечно, далеко не всегда. Одно из основных достоинств ЯМР в том, что, с одной стороны, его природные зонды, т.е. магнитные ядра, распределены по всей молекуле, а с другой стороны, он позволяет отличить эти ядра друг от друга и получать пространственно-селективные данные о свойствах молекулы. Почти все остальные методы дают информацию либо усредненную по всей молекуле, либо только о какой-то одной ее части.

Основных недостатков у ЯМР два. Во-первых, это низкая чувствительность по сравнению с большинством других экспериментальных методов (оптическая спектроскопия, флюоресценция, ЭПР и т.п.). Это приводит к тому, что для усреднения шумов сигнал нужно накапливать долгое время. В некоторых случаях ЯМР-эксперимент может проводиться в течение даже нескольких недель. Во-вторых, это его дороговизна. ЯМР-спектрометры — одни из самых дорогих научных приборов, их стоимость измеряется как минимум сотнями тысяч долларов, а самые дорогие спектрометры стоят несколько миллионов. Далеко не все лаборатории, особенно в России, могут позволить себе иметь такое научное оборудование.

Сверхпроводящий магнит в разрезе

7. Магниты для ЯМР-спектрометров

Одна из самых важных и дорогих частей спектрометра — магнит, создающий постоянное магнитное поле. Чем сильнее поле, тем выше чувствительность и спектральное разрешение, поэтому ученые и инженеры постоянно пытаются получить как можно более высокие поля. Магнитное поле создается электрическим током в соленоиде — чем сильнее ток, тем больше поле. Однако бесконечно увеличивать силу тока    нельзя, при очень большом токе провод соленоида просто начнет плавиться. Поэтому уже очень давно для высокопольных ЯМР-спектрометров используются сверхпроводящие магниты, т.е. магниты, в которых провод соленоида находится в сверхпроводящем состоянии. В этом случае электрическое сопротивление провода равно нулю,и выделения энергии не происходит при любой величине тока. Сверхпроводящее состояние можно получить только при очень низких температурах, всего нескольких градусов Кельвина, — это температура жидкого гелия. (Высокотемпературная сверхпроводимость — до сих пор удел только чисто фундаментальных исследований.) Именно с поддержанием такой низкой температуры и связаны все технические сложности конструирования и производства магнитов, которые обуславливают их дороговизну. Сверхпроводящий магнит построен по принципу термоса-матрешки. Соленоид находится в центре, в вакуумной камере. Его окружает оболочка, в которой находится жидкий гелий. Эта оболочка через вакуумную прослойку окружена оболочкой из жидкого азота. Температура жидкого азота — минус 196 градусов по Цельсию, азот нужен для того, чтобы гелий испарялся как можно медленнее. Наконец, азотная оболочка изолируется от комнатной температуры внешней вакуумной прослойкой. Такая система способна сохранять нужную температуру сверхпроводящего магнита очень долго, хотя для этого нужно регулярно подливать в магнит жидкие азот и гелий. Преимущество таких магнитов кроме возможности получать высокие магнитные поля также и в том, что они не потребляют энергии: после запуска магнита ток бегает по сверхпроводящим проводам практически без каких-либо потерь в течение многих лет.

­

8. Томография

В обычных ЯМР-спектрометрах магнитное поле стараются сделать как можно более однородным, это нужно для улучшения спектрального разрешения. Но если магнитное поле внутри образца, наоборот, сделать очень неоднородным, это открывает принципиально новые возможности для использования ЯМР. Неоднородность поля создается так называемыми градиентными катушками, которые работают в паре с основным магнитом. В этом случае величина магнитного поля в разных частях образца будет разная, а это значит, что сигнал ЯМР можно наблюдать не от всего образца, как в обычном спектрометре, а только от его узкого слоя, для которого соблюдаются резонансные условия, т.е. нужное соотношение магнитного поля и частоты. Меняя величину магнитного поля (или, что по сути то же самое, частоту наблюдения сигнала), можно менять слой, который будет давать сигнал. Таким образом можно «просканировать» образец по всему объему и «увидеть» его внутреннюю трехмерную структуру, не разрушая образец каким-либо механическим способом. К настоящему времени разработано большое число методик, позволяющих измерять различные параметры ЯМР (спектральные характеристики, времена магнитной релаксации, скорость самодиффузии и некоторые другие) с пространственным разрешением внутри образца. Самое интересное и важное, с практической точки зрения, применение ЯМР-томографии нашлось в медицине. В этом случае исследуемым «образцом» является человеческое тело. ЯМР-томография является одним из самых эффективных и безопасных (но также и дорогих) диагностических средств в различных областях медицины, от онкологии до акушерства. Любопытно заметить, что в названии этого метода медики не употребляют слово «ядерный», потому что некоторые пациенты связывают его с ядерными реакциями и атомной бомбой.

Е.К. Завойский

9. История открытия

 Годом открытия ЯМР считается 1945-й, когда американцы Феликс Блох из Стэнфорда и независимо от него Эдвард Парселл и Роберт Паунд из Гарварда впервые наблюдали сигнал ЯМР на протонах. К тому времени уже было много известно о природе ядерного магнетизма, сам эффект ЯМР был теоретически предсказан, и было сделано несколько попыток его экспериментального наблюдения. Важно отметить, что годом раньше в Советском Союзе, в Казани, Евгением Завойским было открыто явление ЭПР. Сейчас уже хорошо известно, что Завойский также наблюдал и сигнал ЯМР, это было перед войной, в 1941 году. Однако в его распоряжении был магнит низкого качества с плохой однородностью поля, результаты были плохо воспроизводимыми и потому так и остались неопубликованными. Справедливости ради надо заметить, что Завойский был не единственным, кто наблюдал ЯМР до его «официального» открытия. В частности, американский физик Исидор Раби (лауреат Нобелевской премии 1944 года за исследование магнитных свойств ядер в атомных и молекулярных пучках) в конце 30-х годов также наблюдал ЯМР, но счел это аппаратурным артефактом. Так или иначе, но за нашей страной остается приоритет в экспериментальном обнаружении магнитного резонанса. Хотя сам Завойский вскоре после войны стал заниматься другими проблемами, его открытие для развития науки в Казани сыграло огромную роль. Казань до сих пор остается одним из ведущих мировых научных центров по ЭПР-спектроскопии.

10. Нобелевские премии в области магнитного резонанса

В первой половине XX века было присуждено несколько Нобелевских премий ученым, без работ которых открытие ЯМР не могло бы состояться. Среди них можно назвать Петера Зеемана, Отто Штерна, Исидора Раби, Вольфганга Паули. Но непосредственно связанных с ЯМР Нобелевских премий было четыре. В 1952 году премию получили Феликс Блох и Эдвард Парселл за открытие ЯМР. Это единственная «ЯМР-ная» Нобелевская премия по физике. В 1991 году премию по химии получил швейцарец Ричард Эрнст, работавший в знаменитой Швейцарской высшей технической школе в Цюрихе. Он был удостоен ее за развитие методов многомерной ЯМР-спектроскопии, которые позволили кардинально увеличить информативность ЯМР-экспериментов. В 2002 году лауреатом премии, также по химии, стал Курт Вютрих, работавший с Эрнстом в соседних зданиях в той же Технической школе. Он получил премию за разработку методов определения трехмерной структуры белков в растворе. До этого единственным методом, позволяющим определять пространственную конформацию больших биомакромолекул, был только рентгеноструктурный анализ. Наконец, в 2003 году премию по медицине за изобретение ЯМР-томографии получили американец Поль Лаутербур и англичанин Петер Мансфилд. Советский первооткрыватель ЭПР Е.К.Завойский Нобелевской премии, увы, не получил. 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Магнитно-резонансная томография | Bērnu klīniskā universitātes slimnīca

Магнитно-резонансная томография (МРТ) это метод исследования, при проведении которого используется магнитное поле и радиоволны для получения изображений структур организма. С помощью МРТ возможно получить снимки органов высокого разрешения, которые могут помочь в установлении точного диагноза.

Обследование может понадобиться в следующих случаях:

С помощью МРТ исследуется головной и спинной мозг, костная, мышечная и суставная система, органы брюшной полости и таза, уши, глаза, сердце, система кровеносных сосудов, в отдельных случаях грудная клетка и легкие.

Как подготовиться к визиту?

• Необходимо направление специалиста. В случае МРТ, направление семейного врача годится только вместе с направлением специалиста.
• Перед проведением МРТ необходимо установить уровень креатинина в крови, взяв результат анализа с собой.
• Обязательно взять с собой результаты предыдущих обследований (радиологической, функциональной диагностики, особенно данные электроэнцефалографии, если проводится обследование головного мозга пациентам с эпилепсией) в том числе снимки, данные проведенных анализов и выписки из больниц, если таковые имеются. Важно помнить, что лучше взять с собой больше документов, чем меньше, т.к. интерпритация снимков обследования зависит от информированности радиолога.
• Чтобы уменьшить тревогу ребенка, следует простыми словами объяснить, почему необходимо МРТ. При необходимости будьте рядом во время процедуры, так же разрешено брать с собой любимую книгу или игрушку.
• Если МРТ проводится под общим наркозом, в день обследования (хотя бы за 3 – 4 часа до обследования) нельзя ни есть, ни пить. Это условие обязательно, т.к. в противном случае есть риск попадания содержимого желудка в дыхательные пути и это может угрожать жизни пациента.
• Для проведения МР обследования брюшной полости или всего тела ребенку нельзя принимать пищу 6 часов до процедуры и, если МРТ проводится без наркоза, до обследования возможно будет необходимо выпить определенное количество воды (1 – 2 кружки). Пациентам с болезнью Крона или подозрениями на нее за 1 – 2 часа до обследования будет необходимо выпить 1 – 1,5 л раствора маннитола, который выдаст персонал кабинета МРТ.
• В случае обследования органов малого таза, мочевой пузырь должен быть умеренно наполненным (не пустой и не переполненный).
• Для обследования головного и спинного мозга, кровеносных сосудов, сердца, а так же костно-суставной системы в особой подготовке нет необходимости.
• Девочкам в день проведения МРТ запрещено использовать тушь для ресниц и тени для глаз, т.к. они могут содержать частицы металлов, которые прилипают к устройству и удалить их невозможно.
• Перед обследованием необходимо снять с ребенка и сопровождающего, если он будет находиться рядом во время проведения МРТ, все металлические предметы – бижутерия, пирсинг, заколки для волос, очки, вынуть из карманов ключи, монеты, банковские карты, мобильный телефон.

Проведение диагностики

Устройство МРТ состоит из большого магнита с тоннелем в центре и подвижного стола, на котором располагается пациент. Чтобы сохранить слух, в уши вставляются беруши и одеваются наушники. Во время сканирования ребенок должен лежать неподвижно, т.к. движения мешают проведению обследования и снижают качество снимков. Во время работы устройство издает ревущие звуки, которые не наносят вред здоровью. В ходе МР обследования создаются несколько серий снимков. В определенных случаях для получения дополнительной информации необходимо введение контрастного вещества через вену, для чего до обследования ребенку будет установлен интравенозный катетер. Общее время проведения процедуры зависит от объема получаемой информации – от 20 до 90 минут. Маленьким детям (до 7 лет) и детям, которые неспособны во время процедуры самостоятельно лежать неподвижно, обследование проводится под общим наркозом. Такие пациенты перед проведением МР обследования размещаются в дневном стационаре.

Если обследование проходит под наркозом, покинуть дневной стационар можно после полного пробуждения (обычно это происходит в течение пары часов после процедуры), согласовав это с медицинским персоналом.

Противопоказания

Во время МРТ пациент помещается в мощное магнитное поле и облучается радиоволнами, которые не наносят вреда тканям, поэтому метод МРТ считается безвредным как для детей, так и для беременных женщин. МРТ проводить нельзя, если у пациента есть: имплантат внутреннего уха, искусственные клапаны, нейростимуляторы, кардиостимуляторы, определенные металлические инородные тела, беременность до 12 недели, не включая жизненно важные ситуации.

Для проведения МРТ вводится гадолиниевый контраст, который не содержит йод, и его употребление не запрещено пациентам, которые не переносят контрастное вещество, вводимое для проведения компьютерной томографии. В большинстве случаев употребление гадолиниевого контрастного вещества безопасно, в отдельных случаях (1 – 5 % пациентов) может образоваться проходящая головная боль, тошнота и головокружение, а так же ощущение холода в месте введения вещества. Аллергические реакции на введение контрастного вещества наблюдаются крайне редко – у одного из 10000 пациентов. Редким осложнением введения гадолиния является нефрогенный системный фиброз, при котором образовываются уплотнения и стягивание кожи, а так же поражение внутренних органов. В связи с этим пациентам с пониженной функцией почек или почечной недостаточностью (как острой, так и хронической) и гепаторенальным синдромом (патология, при которой характерно снижение функций почек и печени) следует воздержаться от введения контрастного вещества для МРТ. Чтобы не допустить развитие этой патологии, детям гадолиниевый контраст вводится только по достижению 3-х месячного возраста и только в случае, если его использование обосновано клинической ситуацией.

Резонанс. Часть 2 – Weekend – Коммерсантъ

Первая часть альбома группы “Сплин” “Резонанс” вышла, когда 2014 год еще только набирал свои нервные обороты, и бесприютная мятежная горечь песен Александра Васильева еще не казалась такой своевременной. Теперь, когда все уже понятно, выходит диск, где в первой песне поется: “Бывает так, что в этой жизни не понимаешь ни черта. Ты ни черта не понимаешь — и красота! И красота во всем, что движет нами, и красота меж Богом и людьми, и красота, во сне сверкнув огнями, спасет весь мир!”.

“Резонанс. Часть 2” унаследовал от первой части петербургскую тематику и петербургское настроение. Благоговение перед величием родного города в песне “Оркестр” музыкант передает в почти блоковских красках, цитируя между делом Владимира Высоцкого и самого себя. На нынешнем поэтическом уровне Александру Васильеву простишь все.

К хитам “Оркестр” отнесешь с трудом, и следующая за ним “Песня на одном аккорде” — тоже скорее самоуничижительная юмореска. Потом идет “Два плюс один” — порция блестящей лирики на непринципиальной музыкальной основе. Основная масса материала альбома “Резонанс. Часть 2” держится на мощнейшем, рвущемся вверх литературном даре Александра Васильева. Возникает даже мысль, что, возможно, в поэтическом сборнике, просто напечатанные на бумаге, его стихи работали бы не хуже. Но тут же вспоминаешь, что молодые поэты теперь при малейших признаках популярности стремятся к альянсу с музыкой и нанимают себе аккомпаниаторов, чтобы было с чем явиться перед своей аудиторией во плоти.

Трек “Нефть” — острие второго “Резонанса”; не рифмуя нефть с кровью впрямую, Васильев, конечно же, имеет ее в виду. А в “Шахматах” автор доводит свою мелодекламацию до формы, которую уже сравнивают с рэпом.

Во второй части “Резонанса” нет такого потенциально вирусного трека, как “Ай лов ю!” из первой, и песен с эфирной судьбой за рамками “Нашего радио” тоже не наскрести. Альбом именно что второй том собрания сочинений. Послесловия, комментарии, ссылки и вариации на тему.

Презентация альбома состоится 20 декабря в спорткомплексе “Олимпийский”

Navigator Records
www.splean.ru

Терроризм – угроза обществу

Терроризм – один из вариантов тактики политической борьбы, связанный с применением идеологически мотивированного насилия.

Суть терроризма – насилие с целью устрашения. Субъект террористического насилия – отдельные лица или неправительственные организации. Объект насилия – власть в лице отдельных государственных служащих или общество в лице отдельных граждан (в том числе иностранцев, или госслужащих иных государств). Кроме того – частное и государственное имущество, инфраструктуры, системы жизнеобеспечения. Цель насилия – добиться желательного для террористов развития событий – революции, дестабилизации общества, развязывания войны с иностранным государством, обретения независимости некоторой территорией, падения престижа власти, политических уступок со стороны власти и т.д.

Определение терроризма представляется непростой задачей. Формы и методы террористической деятельности существенно менялись со временем. Это явление имеет устойчивую негативную оценку, что порождает произвольное толкование. С одной стороны, существует тенденция неоправданно расширенной трактовки, когда некоторые политические силы без достаточных оснований называют террористами своих противников. С другой – неоправданного сужения. Сами террористы склонны называть себя солдатами, партизанами, диверсантами в тылу противника и т.д. Отсюда трудности как юридически-правовых дефиниций, так и общетеоретического осмысления терроризма.

Законодатели разных стран не пришли к единому определению терроризма. Исследуя и обобщая деяния и признаки составов преступлений террористической направленности, записанных в Уголовных кодексах государств – участников СНГ, В.П.Емельянов конструирует следующее определение терроризма: терроризм – это публично совершаемые общеопасные действия или угрозы таковыми, направленные на устрашение населения или социальных групп, в целях прямого или косвенного воздействия на принятие какого-либо решения или отказ от него в интересах террористов.

Терроризм связан с более общим, родовым для него понятием террора. Террор – способ управления обществом посредством превентивного устрашения. К этому способу политического действия могут прибегать как государство, так и организации (или силы) ставящие перед собой политические цели. Многие годы тактика превентивного устрашения, вне зависимости от характера субъекта террористического действия, обозначалась общим понятием террор. В 1970–1980-х сложилось терминологическое различение террора и терроризма. Сегодня «террор» трактуется как нелегитимное насилие со стороны государства по отношению к обществу в целом либо к диссидентам и оппозиции. «Терроризм» – практика нелегитимного насилия, реализуемая противостоящими государству силами и организациями.

Террор опирается на насилие и достигает своих целей путем демонстративного физического подавления любых сколько-нибудь активных противников с тем, чтобы запугать и лишить воли к сопротивлению всех потенциальных противников власти. Важно подчеркнуть, террор – политика превентивного насилия и это отличает его от самых жестких репрессий по отношению к нарушителям законов. К террору прибегает власть, стремящаяся радикальным образом изменить существующий порядок вещей. В таких случаях, как иностранное завоевание, или социальная революция, или утверждение авторитаризма в обществе с демократическими традициями – то есть всякий раз, когда политическая реальность изменяется радикально, и эти перемены неизбежно вызывают сопротивление значительной части общества – в арсенале политических стратегий новой власти лежит политика террора.

Слова «терроризм», «террорист», «теракт» представляют собой кальки с английского (terrorism, terrorist, act of terrorism). По своему исходному смыслу, все они связаны с террором, как политикой устрашения. Но здесь решающее значение приобретают различия. Прежде всего, субъектом террористической деятельности, то есть террористом, как правило, является не государство, а организации, ставящие перед собой политические цели – приход к власти, дестабилизацию общества, подталкивание его к революции, провоцирование вступления в войну и т.д.

Обязательное условие терроризма – резонанс террористической акции в обществе. Терроризм принципиально декларативен. Широкое распространение информации о теракте, превращение его в наиболее обсуждаемое событие представляет собой ключевой элемент тактики терроризма. Оставшийся незамеченным или засекреченный теракт утрачивает всякий смысл.

Это отличает террористический акт от таких близких явлений, как диверсия или политическое убийство. Диверсия – силовая акция подрывного характера осуществляемая спецслужбами государства. Диверсия ценна непосредственным уроном противнику, общественный резонанс операции не интересует диверсанта и даже опасен. В идеале диверсия имитирует техногенную катастрофу, несчастный случай или силовую акцию, совершенную другой силой. Такие диверсии, как политические убийства, совершенные спецслужбами, реальные исполнители предпочитают сваливать на ложных виновных.

Общественный резонанс на террористический акт необходим террористам для изменения общественных настроений. Теракты воздействуют на массовую психологию. Террористические организации демонстрируют свою силу и готовность идти до конца, жертвуя как собственными жизнями, так и жизнями жертв. Террорист громогласно заявляет, что в этом обществе, в этом мире есть сила, которая ни при каких обстоятельствах не примет существующий порядок вещей и будет бороться с ним до победы, или до своего конца.

Террористический акт:

1. Демонстрирует обществу бессилие власти. В той точке времени и пространства, где произошел теракт, власть утратила монополию на насилие, были вызывающе нарушены законы и установления власти. В зоне теракта реализовалась альтернативная власть.
2. Создает прецеденты активного неповиновения и силового противостояния власти. Идеологи терроризма называют это «пропагандой действием». Теракт содержит в себе призыв к силам, сочувствующим делу террористов, присоединиться к активному противостоянию власти.
3. Как правило, активизирует любые силы и настроения, оппозиционные власти, в том числе и дистанцирующиеся от тактики терроризма. Теракт трактуется как бесспорный признак острого кризиса в обществе. Все это подталкивает общество, а за ним и власть, к уступкам политическим силам, использующим тактику терроризма.
4. Ударяет по экономике, снижает инвестиционную привлекательность страны, ухудшает ее имидж, снижает поток международных туристов и т.д.
5. Подталкивает страну к радикализации политического курса, к авторитарным формам правления. Часто такая эволюция соответствует целям террористов.

Терроризм представляет собой наиболее опасный (по критерию вложенные ресурсы / полученный результат) способ политической дестабилизации общества. Такие способы дестабилизации как военная интервенция, восстание, развязывание гражданской войны, массовые беспорядки, всеобщая забастовка и др. требуют значительных ресурсов и предполагают широкую массовую поддержку тех сил, которые заинтересованы в дестабилизации. Для разворачивания кампании террористических актов достаточно поддержки дела террористов сравнительно узким слоем общества, небольшой группой согласных на все крайних радикалов и скромных организационно-технических ресурсов. Терроризм подрывает власть и разрушает политическую систему государства. Юристы относят террористические действия к категории «преступлений против основ конституционного строя и безопасности государства».

Согласно общему мнению правоведов, терроризм в любых своих формах является наиболее общественно опасным из всех преступлений, описываемых уголовным законодательством (в санкциях статей, предусматривающих уголовную ответственность за преступление террористического характера, должно быть самое суровое наказание, из всех видов наказаний предусмотренных уголовным законом).

Формы и методы терроризма.

1. Анализируя методы террористической деятельности, исследователи выделяют:
2. Взрывы государственных, промышленных, транспортных, военных объектов, редакций газет и журналов, различных офисов, партийных комитетов, жилых домов, вокзалов, магазинов, театров, ресторанов и т.д.
3. Индивидуальный террор или политические убийства – чиновников, общественных деятелей, банкиров, сотрудников правоприменяющих органов и т.д.
4. Политические похищения. Как правило, похищают крупных государственных деятелей, промышленников, журналистов, военных, иностранных дипломатов и т.д. Цель похищения – политический шантаж (требования выполнения определенных политических условий, освобождения из тюрьмы сообщников, выкуп и т.д.)
5. Захват учреждений, зданий, банков, посольств и т.д., сопровождающийся захватом заложников. Чаще всего за этим следуют переговоры с представителями властей, но история знает и примеры уничтожения заложников. Обладание заложниками позволяет террористам вести переговоры «с позиции силы». Сегодня это одна из наиболее распространенных форм терроризма.
6. Захват самолетов, кораблей или других транспортных средств, сопровождающийся захватом заложников. Эта форма террористической деятельности получила широкое распространение в 1980-х.
7. Ограбление банков, ювелирных магазинов, частных лиц, взятие заложников с целью получения выкупа. Грабежи – вспомогательная форма террористической деятельности, обеспечивающая террористов финансовыми ресурсами.
8. Несмертельные ранения, избиения, издевательства. Эти формы террористического нападения преследуют цели психологического давления на жертву и одновременно являются формой так называемой «пропаганды действием».
9. Биологический терроризм. Например, рассылка писем со спорами сибирской язвы.
10. Использование отравляющих веществ и радиоактивных изотопов.

Арсенал методов и форм терроризма постоянно расширяется. Сейчас уже говорят о компьютерном терроризме. В принципе, любые инфраструктуры общества, любые промышленные объекты, технологические структуры, хранилища отходов, повреждение которых чревато экологическими катастрофами, могут стать объектом атаки террористов.

Что такое резонанс? Простое объяснение

Резонанс. Простое объяснение.

•  Что такое резонанс ? Какое отношение он имеет к вибрациям и энергии?
•  А что значит «Мы резонируем вместе» или «Мы на одной волне»?
•  И какое это имеет отношение к квантовой физике и музыке ?

Резонансная частота

Боб: Привет Алиса, что такое резонанс ?

Алиса: Резонанс возникает в колеблющихся или вибрирующих системах.Взять, к примеру, качели. Если вы толкнете качели один раз, они начнут качаться, верно?

Боб: Да, конечно.

Алиса: Хорошо, теперь ты хочешь, чтобы качели качались все выше и выше. Другими словами, вы хотите увеличить его амплитуду . Что вы делаете?

Боб: Я продолжаю настаивать.

Алиса: Верно, но как?

Боб: Я должен нажать в нужный момент. Если я нажимаю в неподходящий момент, я на самом деле замедляю его.

Алиса: Точно. Это резонанс .Если вы коротко нажмете на качели, они будут качаться с определенной частотой . Это его так называемая собственная частота (или собственная частота).

Боб: Что еще значит частота?

Алиса: Частота говорит вам, сколько раз качели колеблются вперед и назад в секунду. Скажем, он качается один раз в секунду. Тогда его частота равна 1 Гц.

Частота, на которую вы нажимаете, называется управляющей частотой . Для того, чтобы энергия вашего толчка шла на замах, вы должны толкать его на его собственной частоте.Вот почему собственная частота называется резонансной частотой .

Боб: Понятно. И если я нажму на резонансной частоте, то колебание будет немного выше с каждым колебанием, так что оно получит немного больше энергии?

Алиса: Верно. Резонансы происходят во всем мире. В музыкальных инструментах резонансные частоты определяют звук, который вы слышите. С мостами и зданиями вы хотите, чтобы ветер не возбуждал их резонансные частоты, потому что в противном случае они будут колебаться все больше и больше и в конечном итоге будут разрушены.Это также называется резонансной катастрофой . Все наши радио/телефонные и интернет-технологии используют резонансы для эффективной передачи информации. А резонансы играют особую роль в квантовой физике.

Боб: Звучит захватывающе.

Резонанс в квантовой физике

Алиса: Да. Атомы, электроны и даже свет в своей основе представляют собой волн. И эти волны вибрируют на определенных частотах. Мы можем видеть только атомы вокруг нас, потому что свет, который мы видим, находится точно в правильном частотном диапазоне .

Только когда частоты совпадают — их также называют «резонансными» — свет может говорить с атомами и сообщать вашему глазу, где находятся атомы. Мы видим только то, что нас окружает, потому что свет резонирует с атомами.

Боб: Великолепно. Означает ли это, что воздух невидим, потому что атомы воздуха не резонируют с видимым светом?

Алиса: Точно. Конечно, эволюционно наш глаз развился, чтобы видеть точный частотный диапазон электромагнитного излучения , который резонирует с твердыми атомами, но не с воздухом.

Боб: Логично. Если бы было наоборот, то для нас всегда был бы туман, и мы бы всегда где-то бились коленями.

Алиса: Это правда.

Резонанс в музыке

Боб: Да, круто. Как это на самом деле с музыкой? Когда я играю ноту ля на гитаре, иногда вибрирует и нота ля моего фортепиано. Это тоже резонанс?

Алиса: Да! Это очень хороший пример. Нота A имеет частоту 440 Гц. Это означает, что струна колеблется 440 раз в секунду.

Эти вибраций , усиливаемые корпусом вашей гитары, также вызывают вибрацию воздуха вокруг нее. Эти колебания воздуха называются звуковыми волнами . И эти звуковые волны распространяются по комнате, а потом еще и трясут все струны рояля.

Но вибрировать начинают только те струны, чьи собственных частот являются целым числом, кратным 440 Гц, потому что только там синхронизация энергии, обеспечиваемой звуковыми волнами, идеально подходит. Со всеми остальными нотами тайминг не подходит и энергия не складывается.

Боб: Потому что несоответствие тайминга немедленно демпфирует амплитуду струн, верно?

Алиса: Я впечатлена. Вы уже используете правильные физические термины.

Боб: Одного я не понимаю. Вы сказали, что если двигать струну фортепиано с ее резонансной частотой, она получает все больше и больше энергии. Разве струна не должна вибрировать все сильнее и звук должен становиться все громче и громче, пока не порвется?

Время жизни Вибраций

Алиса: Если бы не было никаких потерь энергии , таких как, например, трение, это действительно произошло бы. Но струна где-то привязана, и именно там струна и материал, к которому она прикреплена, нагреваются. Поэтому вибрация все время теряет энергию. Максимальная амплитуда вибрации является результатом баланса между входной энергией и потерями энергии.

Потеря энергии также определяет, сколько времени потребуется для исчезновения вибрации, когда вы перестанете трясти его. Это называется продолжительностью жизни вибрации.

Чем ниже эта потеря энергии (чем выше время жизни), тем сильнее и дольше может вибрировать струна.А теперь кое-что очень интересное: время жизни также определяет, насколько точно вы должны соответствовать резонансной частоте, чтобы заставить струну вибрировать в первую очередь. Чем больше срок службы , тем точнее нужно согласовать резонансную частоту. Эта удивительная корреляция следует из удивительно элегантной математики, называемой анализом Фурье. Измеряя, как система реагирует на различные частоты движения, вы можете рассчитать срок службы вибрации и потери энергии.

резонанс – определение и значение

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

Местные новости из новостей Таскалуса

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

post-gazette.com – Новости

По словам Дика Костоло, главного операционного директора Twitter и одного из первых инвесторов Twitter, «Twitter будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших пост, количество людей кто ответил на него или передал его своим подписчикам, и количество людей, которые нажали на ссылки».

Inventor Spot – Изобретения, инновации и интересные идеи для изобретателя в каждом из нас

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

двухточечный сенсорный

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

Нью-Йорк Таймс > Технология

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

Нью-Йорк Таймс > Домашняя страница

Твиттер будет измерять то, что он называет резонансом , который учитывает девять факторов, в том числе количество людей, увидевших сообщение, количество людей, ответивших на него или передавших его своим подписчикам, и количество людей, которые кликнул по ссылкам.

Нью-Йорк Таймс > Домашняя страница

Итак, это возвращение к очень личной истории с точки зрения самого Ричера — это резонанс катастрофы десятилетней давности в его прошлом.

Интервью с Ли Чайлдом, 2003 г.

Мне хотелось бы думать, что лудо-повествование резонанс является одной из таких вещей.

Конфликт, разрешение

Кстати, одна старая игра, которую я интерпретирую как прекрасный пример лудо-нарративного резонанса , — это первый Tomb Raider.

Конфликт, разрешение

Resonance — Chemistry LibreTexts

Резонанс — это умственное упражнение в рамках теории связи валентности, которое описывает делокализацию электронов внутри молекул. Он включает в себя построение нескольких структур Льюиса, которые в сочетании представляют полную электронную структуру молекулы. Резонансные структуры используются, когда одна структура Льюиса не может полностью описать связь; комбинация возможных резонансных структур определяется как -резонансный гибрид , который представляет общую делокализацию электронов внутри молекулы. В общем, молекулы с несколькими резонансными структурами будут более стабильными, чем молекулы с меньшим количеством резонансных структур, и некоторые резонансные структуры вносят больший вклад в стабильность молекулы, чем другие – формальные заряды помогают определить это.

Введение

Резонанс — это способ описания делокализованных электронов в определенных молекулах или многоатомных ионах, где связь не может быть выражена одной формулой Льюиса. Молекула или ион с такими делокализованными электронами представлена ​​несколькими резонансными структурами. Ядерный скелет структуры Льюиса этих резонансных структур остается прежним, различаются только положения электронов. Так обстоит дело с озоном (\(\ce{O3}\)), аллотропом кислорода с V-образной структурой и углом O–O–O, равным 117°.5°. Давайте мотивируем обсуждение, построив структуру Льюиса для озона.

1. Мы знаем, что озон имеет V-образную структуру, поэтому один атом О является центральным:

2. Каждый атом O имеет 6 валентных электронов, всего 18 валентных электронов.

3. Присвоение одной связывающей пары электронов каждой связи кислород-кислород дает

с 14 остатками электронов.

4. Если мы поместим три неподеленные пары электронов на каждый концевой атом кислорода, мы получим

и осталось 2 электрона.

5. В этот момент оба концевых атома кислорода имеют октеты электронов. Поэтому мы помещаем последние 2 электрона на центральный атом:

6. Центральный кислород имеет только 6 электронов. Мы должны преобразовать одну неподеленную пару на концевом атоме кислорода в связывающую пару электронов — но какую? В зависимости от того, какой из них мы выбираем, мы получаем либо

Как правильно? На самом деле ни то, ни другое не верно. Оба предсказывают одну одинарную связь O – O и одну двойную связь O = O. Как вы узнаете, если бы связи были разных типов (например, одна одинарная и одна двойная), они имели бы разную длину.Однако оказывается, что оба расстояния связи O–O одинаковы и составляют 127,2 пм, что меньше, чем типичная одинарная связь O–O (148 пм), и длиннее, чем двойная связь O=O в O ₂ (120,7 пм). вечера).

Эквивалентные точечные структуры Льюиса, такие как структуры озона, называются резонансными структурами . Положение 90 253 атомов 90 254 одинаково в различных резонансных структурах соединения, но положение 90 253 электронов 90 254 отличается. Двунаправленные стрелки связывают различные резонансные структуры соединения:

Двунаправленная стрелка указывает на то, что фактическая электронная структура представляет собой среднее из показанных, а не на то, что молекула колеблется между двумя структурами.

Когда для молекулы или иона можно написать более одной эквивалентной резонансной структуры, фактическая структура представляет собой среднее значение резонансных структур.

Электроны, по-видимому, «перемещаются» между различными резонансными структурами, и хотя это не совсем правильно, поскольку каждая резонансная структура является просто ограничением использования точки зрения структуры Льюиса для описания этих молекул. Более точное описание электронной структуры молекулы требует одновременного рассмотрения нескольких резонансных структур.

Правила делокализации и резонансных структур

1. Резонансные структуры должны иметь одинаковое количество электронов, не добавлять и не вычитать электроны. (проверьте количество электронов, просто посчитав их).
2. Каждая резонансная структура следует правилам написания структур Льюиса.
3. Гибридизация структуры должна остаться прежней.
4. Каркас конструкции не может быть изменен (двигаются только электроны).
5. Резонансные структуры также должны иметь одинаковое количество одиночных пар.

«Выберите правильную стрелку для задания»

Большинство стрелок в химии нельзя использовать взаимозаменяемо, и необходимо уделить внимание выбору правильной стрелы для работы. {2-}}\).

Раствор

1. Поскольку углерод является наименее электроотрицательным элементом, мы помещаем его в центральное положение:

2. У углерода 4 валентных электрона, у каждого кислорода по 6 валентных электронов, и еще 2 приходится на заряд -2. Это дает 4 + (3 × 6) + 2 = 24 валентных электрона.

3. Шесть электронов используются для образования трех пар связи между атомами кислорода и углерода:

4. Разделим оставшиеся 18 электронов поровну между тремя атомами кислорода, поместив на каждый по три неподеленных пары и указав заряд -2:

5.Для центрального атома не остается электронов.

6. На данный момент атом углерода имеет только 6 валентных электронов, поэтому мы должны взять одну неподеленную пару из кислорода и использовать ее для образования двойной связи углерод-кислород. В этом случае, однако, есть три возможных варианта:

Как и в случае с озоном, ни одна из этих структур точно не описывает связывание. Каждый из них предсказывает одну двойную связь углерод-кислород и две одинарные связи углерод-кислород, но экспериментально все длины связей C-O идентичны.Мы можем записать резонансные структуры (в данном случае их три) для карбонат-иона:

Фактическая структура представляет собой среднее значение этих трех резонансных структур.

Подобно озону, электронная структура иона карбоната не может быть описана единственной электронной структурой Льюиса. Однако, в отличие от O ₃ , фактическая структура CO ₃ ²⁻ представляет собой в среднем 90 253 трех 90 254 резонансных структур.

Использование формальных обвинений для выявления жизнеспособных резонансных структур

Хотя каждая резонансная структура вносит свой вклад в общую электронную структуру молекулы, они могут не вносить одинаковый вклад.Присвоение формальных зарядов атомам в молекулах является одним из механизмов определения жизнеспособности резонансной структуры и определения ее относительной величины среди других структур. Формальный заряд атома в ковалентных частицах — это суммарный заряд, который атом нес бы, если бы электроны во всех связях с атомом были поровну разделены. В качестве альтернативы формальный заряд атома в ковалентных частицах представляет собой суммарный заряд, который атом нес бы, если бы все связи с атомом были неполярными ковалентными связями. Чтобы определить формальный заряд данного атома в ковалентной разновидности, используйте следующую формулу:

\[\text{Формальный заряд} = (\text{количество валентных электронов на свободной орбите}) – (\text{количество электронов неподеленной пары}) – \frac{1}{2} (\text{ число пары электронов связи}) \label{FC}\]

Правила оценки устойчивости резонансных конструкций

1. Чем больше число ковалентных связей , тем выше стабильность, поскольку больше атомов будет иметь полные октеты
2. Структура с наименьшим числом формальных сборов более стабильна
3. Структура с наименьшим разделением формального заряда более стабильна
4. Структура с отрицательным зарядом на более электроотрицательном атоме будет более стабильной
5. Положительные заряды на наименее электроотрицательном атоме (наиболее электроположительном) более стабильны
6. Резонансные формы, которые эквивалентны, не имеют разницы в стабильности и вносят одинаковый вклад (например,-\)) ион.

   Раствор

   1. Найдите структуру Льюиса молекулы. (Помните правила структуры Льюиса.)

   2. Резонанс: Всем элементам нужен октет, и мы можем сделать это разными способами, перемещая электроны концевого атома (связи тоже).

   3. Назначьте формальные сборы с помощью уравнения \ref{FC}.

   Формальный заряд = (количество валентных электронов на свободной орбите) – (количество электронов неподеленной пары) – ( \( \frac{1}{2} \) число электронов пары связи)

   Не забудьте определить количество валентных электронов в каждом атоме перед назначением формальных зарядов

   C = 4-валентный e ^– , N = 5-валентный e ^– , S = 6-валентный e ^– , также добавьте дополнительный электрон для (-1) заряда.Всего валентных электронов 16.

   4. Найдите наиболее идеальную резонансную структуру. (Примечание: это тот, у которого наименьший формальный заряд, который в сумме дает ноль или общий заряд молекулы. )

   5. Теперь нам нужно посмотреть на электроотрицательность «правильной» структуры Льюиса.

   Наиболее электроотрицательный атом обычно имеет отрицательный формальный заряд, тогда как наименее электроотрицательный атом обычно имеет положительный формальный заряд.

   Полезно объединить резонансные структуры в единую структуру, называемую Resonance Hybrid , которая описывает связывание молекулы.Общий подход описан ниже:

   1. Нарисуйте структуру и резонанс Льюиса для молекулы (используя сплошные линии для связей).
   2. Там, где может быть двойной или тройной связью, нарисуйте пунктирную линию (—–) для связи.
   3. Нарисуйте только неподеленные пары во всех резонансных структурах, не включая неподеленные пары, которых нет во всех резонансных структурах.

   Пример \(\PageIndex{4}\): Бензол

   Бензол — распространенный органический растворитель, который ранее использовался в бензине; Однако он больше не используется для этой цели, потому что теперь известно, что он является канцерогеном. Молекула бензола (\(\ce{C6H6}\)) состоит из правильного шестиугольника атомов углерода, каждый из которых также связан с атомом водорода. Используйте резонансные структуры для описания связи в бензоле.

   Дано: молекулярная формула и молекулярная геометрия

   Запрашиваемый: резонансных конструкций

   Стратегия:

   1. Нарисуйте структуру бензола, иллюстрирующую связанные атомы. Затем подсчитайте количество валентных электронов, используемых на этом рисунке.
   2. Вычтите это число из общего числа валентных электронов в бензоле и затем расположите оставшиеся электроны так, чтобы каждый атом в структуре достиг октета.
   3. Нарисуйте резонансные структуры для бензола.

   Решение:

   A Каждый атом водорода вносит 1 валентный электрон, а каждый атом углерода вносит 4 валентных электрона, всего (6 × 1) + (6 × 4) = 30 валентных электронов. Если мы поместим одну пару связывающих электронов между каждой парой атомов углерода и между каждым углеродом и атомом водорода, мы получим следующее:

   Каждый атом углерода в этой структуре имеет только 6 электронов и имеет формальный заряд +1, но мы использовали только 24 из 30 валентных электронов.

   B Если 6 оставшихся электронов равномерно распределить попарно на чередующихся атомах углерода, мы получим следующее:

   Три атома углерода теперь имеют октетную конфигурацию и формальный заряд -1, в то время как три атома углерода имеют только 6 электронов и формальный заряд +1. Мы можем преобразовать каждую неподеленную пару в пару связывающих электронов, которая дает каждому атому октет электронов и формальный заряд, равный 0, путем образования трех двойных связей C=C.

   C Однако это можно сделать двумя способами:

   Каждая структура имеет чередующиеся двойные и одинарные связи, но эксперименты показывают, что каждая углерод-углеродная связь в бензоле идентична с длиной связи (139. {-}}\).

   Раствор

   1. Подсчитайте валентные электроны: (1*5) + (3*6) + 1(ион) = 24 электронов

   2. Начертите соединительные элементы:

   3. Добавить октетные электроны к атомам, связанным с центральным атомом:

   4. Поместите любые оставшиеся электроны (24-24 = 0 ) на центральный атом:

   5. Есть ли у центрального атома октет?

   • НЕТ , у него 6 электронов
   • Добавьте кратную связь (сначала попробуйте двойную связь), чтобы увидеть, сможет ли центральный атом получить октет:

   6.{-}}\) ион должен быть несколько короче одинарной связи.

   теория резонанса | химия

   теория резонанса , в химии, теория, согласно которой фактическое нормальное состояние молекулы представлено не одной структурой валентной связи, а комбинацией нескольких альтернативных различных структур. Тогда говорят, что молекула резонирует между несколькими структурами валентных связей или имеет структуру, которая является резонансным гибридом этих структур.Энергия, рассчитанная для резонансного гибрида, ниже энергий любой из альтернативных структур; в этом случае говорят, что молекула стабилизируется за счет резонанса. Разность между энергиями любой из альтернативных структур и энергией резонансного гибрида называется энергией резонанса.

   Классическим примером применения теории резонанса является формулировка структуры бензола. Строение бензола как шестичленного кольца атомов углерода было введено немецким химиком Ф.А. Кекуле в 1865 г. Чтобы сделать структуру совместимой с четырехвалентностью углерода, он ввел в кольцо чередующиеся одинарные и двойные связи, а в 1872 г., чтобы учесть тот факт, что никакие изомеры бензола (никакие изомерные ортозамещенные бензолы, отличающиеся в наличии одинарных или двойных связей между замещенными атомами углерода) он ввел идею о колебаниях между структурами вида: между теми, которые представлены несколькими различными структурами валентных связей. Дальнейшее разъяснение структуры бензола дал американский химик Линус Полинг в 1931 г., предложив, что нормальное состояние молекулы может быть представлено как гибрид двух структур Кекуле и трех структур вида: конфигурация молекулы представляет собой подходящее среднее значение конфигураций, соответствующих отдельным структурам. Из-за резонанса шесть углерод-углеродных связей эквивалентны, что согласуется с выводами, сделанными на основе экспериментальных измерений.Кроме того, успешно предсказано, что энергия резонансной структуры, вычисленная из квантово-механических соображений, будет меньше энергии любой из альтернативных структур.

   Подробнее по этой теме

   химическая связь: Резонанс

   Иногда бывает неоднозначно расположение двойных связей. Эта неоднозначность иллюстрируется структурой Льюиса для озона (O3)….

   Концепция резонанса аналогичным образом использовалась для формулирования структур многоядерных ароматических углеводородов, молекул, содержащих сопряженные системы двойных связей ( например, бифенил, бутадиен), свободных радикалов и других молекул, для которых не существует удовлетворительной единой структуры с точки зрения одиночных связей. связи, двойные связи и тройные связи ( например, окись углерода, кислород). Некоторые общие правила используются при выборе подходящих резонансных структур для молекулы.Эти правила таковы: структуры должны иметь энергии одинаковой величины; расположение атомов должно быть примерно одинаковым во всех структурах; и структуры должны иметь одинаковое количество неспаренных электронов.

   Теория резонанса основана на фундаментальном принципе квантовой механики, который гласит, что волновая функция, представляющая стационарное состояние системы, может быть выражена как взвешенная сумма волновых функций, которые соответствуют нескольким гипотетическим структурам системы и что правильная комбинация – это та сумма, которая приводит к минимальной расчетной энергии для системы.

   Простое гармоническое движение и резонанс

   Движение, которое регулярно повторяется снова и снова, называется периодическим движением. Как мы скоро поймем, периодическое движение имеет решающее значение для создания музыкальных произведений. тона. Однако, чтобы начать наш анализ, мы рассмотрим самый основной тип периодического движение называется простым гармоническим движением.Простое гармоническое движение происходит во множестве разные формы в повседневном мире; например, человек подпрыгивает на конце трамплин, ребенок на качелях или причудливая машина вашего кузена (вы знаете ту, никаких ударов), который подпрыгивает по дороге, как лоу-райдер, каждый раз, когда вы наезжаете на кочку.

   Физикам нравится простое гармоническое движение (давайте начнем сокращать его до SHM), потому что каждое пример SHM основан на одном и том же основном физическом принципе, и все примеры SHM имеют такое же, очень прямое, математическое описание.

   Что такое физический принцип? SHM возникает вокруг положения равновесия, когда на массу действует линейная восстанавливающая сила. Линейная возвращающая сила – это сила, становится все больше по мере смещения от положения равновесия. Лучший например, пружина. Чем больше вы растягиваете пружину, тем больше сила, пытающаяся вернуть пружине ее первоначальную форму.

   Какова простая математическая форма движения СГМ? Смещение колеблющегося масса изменяется синусоидально (ух ты, громкое слово!) как функция времени. [синусоидальный означает как синусоидальная функция. Вы помните функции синуса и косинуса из своих классов триггеров. не так ли?]. Мы не будем слишком много делать с формулой, но вот она:

   .

   у = A sin(2pf t)

   Что вам нужно знать, так это значение символов в формуле и уметь выявить эти параметры в различных примерах СГМ. Ниже анимированное изображение это показывает, как смещение простого гармонического осциллятора изменяется со временем. Предупреждение! Я сделал изображение сам, и я не аниматор Уолта Диснея. Предполагается для представления массы на резиновой ленте или пружине, а график справа отображает положение y как функцию времени t вдоль оси x.

   Вот определения параметров, относящихся к SHM:

   Амплитуда, А.

   Амплитуда колебаний – это максимальное расстояние, на которое колеблющийся объект уходит от положения равновесия. Последняя фраза очень важна. Многие люди делают ошибку, беря амплитуду синусоидального колебания от пика к пику. Неа! это только расстояние от центра до одной крайности. Так на рисунке выше амплитуда колебаний равна 1 (то есть расстояние от положения равновесия в точке 0 до предела движения в точке 1 на графике).

   Частота, f

   Частота колебаний — это количество колебаний в секунду. Помните колебание – это один полный цикл осциллятора.

   Период, т.

   Период – это время, в течение которого осциллятор завершает один цикл. Так не должно быть большая натяжка, чтобы понять, что частота и период связаны (на самом деле они просто разные способы выражения одной и той же информации).

   ф = 1/T

   Ключевой особенностью SHM является то, что период или частота движения не зависят на амплитуду колебаний. Другими словами, устанавливаю ли я массу на пружину колебание с большой амплитудой колебаний или малой амплитудой колебаний  период СГМ остается прежним и зависит только от физической структуры осциллятор.С практической точки зрения этот эффект был использован для создания первого точные часы. Маятнику требуется то же время, чтобы совершить одно колебание, хотя амплитуда колебаний со временем затухает. Период не меняется.

   Резонанс

   Резонанс – еще одно важное понятие в акустике.Мы будем обсуждать резонанс во многих более подробно в классе, но вот простое описание для повседневной простой гармоники колебательная система – ребенок на качелях. Для любой заданной длины цепи качелей имеется соответствующий собственный период колебаний. (Удивительно, но период колебаний не зависит от массы человека, сидящего на качелях.) Когда мы раскачиваем человека на качелях мы инстинктивно отдаем ему энергию ровно по естественному частоты колебаний, потому что мы даем толчок только тогда, когда колебание только что прошло его максимальной амплитуды и удаляясь от нас.Хотя мы только качаем небольшие толчки, амплитуда колебаний качелей быстро нарастает. Нам говорят управлять генератором на его резонансной частоте. Если бы мы вместо этого решили нажать колебание на гораздо более высокой частоте, которое мы будем использовать во множестве различных точки в цикле качелей. В некоторые из этих моментов качели будут двигаться в сторону нас, пока мы отталкиваемся, таким образом, мы противодействовали бы росту амплитуды качели. Конечным результатом является то, что такое же количество маленьких толчков одинакового размера просто заставит колебание двигаться хаотично в небольшой области вокруг равновесия должность. Это резкое хаотичное движение, конечно же, может по-настоящему вывести из себя качели! Конечным результатом является то, что если мы вложим даже небольшое количество энергии в осциллятор SHM при его собственной частоте колебаний результатом являются колебания большой амплитуды.

   Демпфирование

   Демпфирование — это термин, используемый для описания потери энергии при каждом цикле простого гармонический осциллятор. Простой гармонический осциллятор начинается с определенной суммы энергии, например, когда мы сжимаем или растягиваем пружину, прикрепленную к массе. В идеальном простом гармоническом осцилляторе эта энергия всегда оставалась бы неизменной. Обратите внимание, что энергия преобразуется между кинетической энергией (энергией, связанной с движущимся масса) и потенциальная энергия (энергия, хранящаяся в неподвижной форме, такой как хранящаяся в растянутой или сжатой пружине). В реальном мире механическая энергия простой гармонический осциллятор всегда теряет тепло из-за сопротивления воздуха или трения в подшипнике или в пружине. Для слегка затухающего простого гармонического осциллятора дробь энергии, теряемой в каждом цикле, невелика и проявляется в небольшом уменьшении амплитуды на каждое последующее колебание.Однако, как мы сказали выше, период не меняется даже в этом слегка демпфированном случае.

   Проблемы

   1. Маятник совершает 30 полных колебаний за 20 секунд — каков период 1 колебания? Какова частота маятника? Каковы единицы частоты?

   2. Точка на вибрирующей гитарной струне колеблется простым гармоническим образом. Если вместо этого период вибрирующей струны увеличивался по мере того, как амплитуда вибрации умерли, каковы будут музыкальные последствия? В частности, будет ли шаг нота поднимается, опускается или остается такой же, как звук затухает?

   3. Простой гармонический осциллятор имеет собственную частоту 440 Гц.Если силы с следующие периоды приводят в действие осциллятор, который будет давать наибольшую амплитуду колебаний?

      (а) 0,005 с    (б) 0,00227 с      (в) 0,00144 с

   4. Диапазон частот человеческого слуха составляет от 50 Гц до примерно 20 кГц. Каков период колебаний на этих двух крайних частотах? Что такое единицы периода? Каковы единицы частоты?

   5. Оцените частоту простого гармонического осциллятора в моем не очень профессиональном анимация выше. Используйте часы, чтобы рассчитать время. Не обращайте внимания на числа на оси вдоль Нижний.

   6. Собственная частота резонатора Гельмгольца (например, винной бутылки, которую мы исследовали в класс) задается уравнением

      
      где v=344 мс-1 — скорость звука, a — площадь отверстия, l — длина шеи, а V – объем заключенного воздуха.

      1. Для определенного корпуса акустической гитары замкнутый объем воздуха составляет 0,04 м3, площадь проема 2,5 х 10-3 м2, а длина горловины 5 х 10-3 м. Что собственная частота этого резонатора Гельмгольца?

      2. Вы хотите увеличить частоту резонанса Гельмгольца для гитары.Как Можете ли вы лучше всего выполнить эту задачу?

      3. Электроника, установленная внутри корпуса гитары, уменьшает объем воздуха, заключенного исходный 0,04 м3. Приводит ли это уменьшение объема к увеличению или уменьшению на резонансной частоте Гельмгольца?

   7. Какой длины вам потребуется, чтобы сделать маятник с периодом 1 с? Запомнить
      

      Т = 2π √ ^л / г

      , где g=9.8 мс-2.

   8. Дайте словесное определение резонанса, затухания, периода и частоты.

   9. Для слабозатухающего простого гармонического осциллятора какая из следующих величин меняться со временем

      1. период (b) частота (c) амплитуда (d) накопленная энергия.

   10. Объясните словами, что понимается под линейной возвращающей силой.

   11. Период массы пружины определяется уравнением
       

       T = 2π √ ^M / _K

       Пружина имеет жесткость K=100 Н/м.Когда неизвестная масса М присоединена к пружина системы масс srp будет колебаться с частотой 5 Гц. Что значение неизвестной массы?

   Ответы

   1. Период T = 0. 66 с. Частота f = 1,5 Гц.
   2. Увеличение периода означает уменьшение частоты (и, следовательно, высоты тона).
   3. Собственная частота f = 440 Гц, таким образом, собственный период = 1/f=0,00227 с.
   4. Снова T=1/f, таким образом, для f=50 Гц T=0,02 с и для f=20000 T=5 x 10-5 с.
   5. Я насчитал 20 колебаний за 31 секунду.Т=31/20=1,55 с. f=1/T=0,65 Гц.
   6. (a) 194 Гц  (b) Увеличить площадь отверстия или уменьшить объем или длина шеи меньше. Наконец, вы можете играть в комнате, наполненной гелием, в которой скорость звука V больше! Однако не забудьте надеть акваланг. (в) Увеличение.
   7. 0,25 м
   8. Резонанс: вибрация большой амплитуды, возникающая при работе осциллятора. на своей собственной частоте колебаний.
      1. Демпфирование: мера потерь энергии за цикл генератора.
      2. Период: время, за которое совершается одно колебание.
      3. Частота: количество колебаний в секунду.
   9. (c) и (d) меняются со временем.
   10. Линейная восстанавливающая сила – это сила, приложенная в направлении, чтобы вернуть систему к ее равновесной конфигурации. Величина силы возрастает прямо пропорциональна расстоянию от равновесия.
   11. Из f = 5 Гц мы знаем, что T = 1/f = 0,2 с. Теперь у нас есть все числа в данном уравнении поэтому мы можем решить, чтобы определить, что M = 0.1 кг.

    

    

   ЯМР базовые знания | Спектрометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР) | Продукты

   ЯМР — это сокращение от «Ядерный магнитный резонанс». Прибор ЯМР позволяет анализировать молекулярную структуру материала путем наблюдения и измерения взаимодействия ядерных спинов при помещении в мощное магнитное поле.

   Для анализа молекулярной структуры на атомарном уровне также можно использовать электронные микроскопы и рентгеновские дифрактометры, но преимущества ЯМР заключаются в том, что измерения образцов неразрушающие и требуется меньше подготовки образца.

   Области применения включают био, продукты питания и химию, а также новые области, такие как аккумуляторные пленки и органический EL, которые улучшаются и развиваются с удивительной скоростью. ЯМР стал незаменимым инструментом анализа в передовых областях науки и техники.

   Состав прибора ЯМР

   Принципы ядерного магнитного резонанса (ЯМР)

   Когда ядро, обладающее магнитным моментом (например, ядро ​​водорода ¹ H или ядро ​​углерода ¹³ C), помещается в сильное магнитное поле, оно начинает прецессировать, как волчок.

   Что мы можем узнать из спектров ЯМР

   • Химический сдвиг: Информация о составе атомных групп внутри молекулы.
   • Константа связи спин-спин: информация о соседних атомах.
   • Время релаксации: Информация по молекулярной динамике.
   • Интенсивность сигнала: Количественная информация, например. атомные соотношения внутри молекулы, которые могут быть полезны при определении молекулярной структуры и пропорций различных соединений в смеси.

   Области применения ЯМР

   Анализ молекулярной структуры и идентификация неизвестного химического вещества

   Очень широкий спектр приложений, включая органическую химию, неорганическую химию, биохимию, фармацевтический анализ, новые материалы, нефтехимию и т. д.

   Количественный анализ

   Химия полимеров, контроль качества синтетических химикатов, пищевая химия

   Анализ смесей

   Пищевая химия, биохимия, физиология

   Динамика (скорость химической реакции, идентификация сайта связывания, взаимодействие)

   Органическая химия, неорганическая химия, биохимия

   Время релаксации (молекулярная подвижность, межатомное расстояние)

   Органическая химия, химия полимеров

   Коэффициент диффузии (молекулярная масса, конформация полимера)

   Органическая химия, химия полимеров

   Эпизод 307: Резонанс | IOPSpark

   Резонанс

   Силы и движение | Свет, звук и волны

   Эпизод 307: Резонанс

   Урок за 16-19

   • Время активности 150 минут
   • Уровень Передовой

   Простые гармонические осцилляторы показывают резонанс, если они вынуждены вибрировать на своей собственной частоте. Это явление имеет большое значение во многих аспектах науки.

   Итоги урока

   • Дискуссия: Резонанс как явление (10 минут)
   • Демонстрация: маятники Бартона (10 минут)
   • Задание для учащихся: Приложение принудительного маятника (20 минут)
   • Студенческий эксперимент: Выбор модельных систем (30 минут)
   • Вопросы учащихся: Вопросы по резонансу (40 минут)
   • Обсуждение: Влияние демпфирования на резонанс (10 минут)
   • Демонстрация и чтение для учащихся: Катастрофа на мосту Такома-Нарроуз (30 минут)

   Дискуссия: Резонанс как явление

   Осциллятор можно заставить вибрировать с увеличивающейся амплитудой; сделать это; энергия должна быть направлена ​​в правильном направлении.

   Ребенок на качелях в парке — классический пример, который может представить каждый. Толчок должен исходить с той же частотой 90 253, что и колебание, подобное маятнику, и в нужной точке цикла колебания.

   Таким образом, то, как энергия перемещается в систему, должно быть настроено на осциллятор, или осциллятор должен иметь возможность настраиваться на то, как эта энергия перемещается. При совпадении собственной частоты и частоты принуждения получается резонансная система.Основная резонансная частота является синонимом собственной частоты генератора.

   Резонанс может привести к очень большой амплитуде колебаний, что может привести к повреждению. Например. здания и т. д. должны иметь свою собственную частоту, сильно отличающуюся от вероятной частоты вибрации из-за землетрясений.

   Демонстрация: маятники Бартона

   Маятники Бартона — известная демонстрация эффекта резонанса.

   Эпизод 307-1: Маятники Бартона (Word, 38 КБ)

   Учебное задание: Приложение вынужденного маятника

   Исследуйте виртуальный маятник, который можно форсировать.

   Эпизод 307-2: Вынужденные колебания (Word, 20 КБ)

   Студенческий эксперимент: выбор модельных систем

   Студенты могут быть распределены для одного из следующих экспериментов (дублировать легко), после чего следует короткое общее заседание, на котором каждая система демонстрируется всему классу.

   Эпизод 307-3: Книга на нитке (Word, 41 КБ)

   Эпизод 307-4: Резонанс молочной бутылки (Word, 91 КБ)

   Эпизод 307-5: Резонанс ножовочного полотна (Word, 66 КБ)

   Эпизод 307-6: Резонанс массы на пружине (Word, 98 КБ)

   Вопросы учащихся: Вопросы по резонансу

   Эпизод 307-7: Энергия осциллятора и резонанс (Word, 59 КБ)

   Эпизод 307-8: Резонанс в системах подвески автомобилей (Word, 204 КБ)

   Эпизод 307-9: Подвеска автомобиля (Word, 21 КБ)

   Обсуждение: Влияние демпфирования на резонанс

   Если резонансную систему форсировать на частотах выше или ниже резонансной (собственной) частоты f ₀ , амплитуда колебаний уменьшится.Пик резонансной кривой приходится на f ₀ . Возможно, вам придется обсудить, как форма кривой зависит от степени демпфирования.

   Эпизод 307-10: Резонанс (Word, 47 КБ)

   Демонстрация и чтение студентами: Катастрофа на мосту Такома-Нарроуз.

   

   Катастрофа на мосту Такома-Нарроуз обычно описывается как следствие резонанса. Тем не менее, все детали механизма все еще обсуждаются. Если возможно, покажите видео моста, когда он рухнул при сильном ветре 7 ноября 1940 года.Однако кажется более чем вероятным, что это пример положительной обратной связи, своего рода обратное демпфирование , создавшее этот эффект.

   Эпизод 307-11: Катастрофа на мосту Такома-Нарроуз (Word, 100 КБ)

   Эпизод 307-12: Tacoma Narrows: Переоценка улик (Word, 57 КБ)

   .