科学效应和现象

科学效应和现象1测量温度F12降低温度F23提高温度F34稳定温度F45探测物体的位移和运动F56控制物体位移F67控制液体及气体的运动F78控制浮质（气体中的悬浮微粒，如烟、雾等）的流动F89搅拌混合物，形成溶液F910分解混合物F10科学效应和现象清单F1测量温度热膨胀E75热双金属片E76珀耳帖效应E67汤姆逊效应E80热电现象E71热电子发射E72热辐射E73电阻E33热敏性物质E74居里效应（居里点）E60巴克豪森效应E3霍普金森效应E55F2降低温度一级相变E94二级相变E36焦耳—汤姆逊效应E58珀耳帖效应E67汤姆逊效应E80热电现象E71热电子发射E72F3提高温度电磁感应E24电介质E26焦耳—楞次定律E57放电E42电弧E25吸收E84发射聚焦E39热辐射E73珀耳帖效应E67热电子发射E72汤姆逊效应E80热电现象E71F4稳定温度一级相变E94二级相变E36居里效应E60F5探测物体的位移和运动引入易探标记物E6测的标识发光E37发光体E38磁性材料E16永久磁铁E95反射和发射线反射E41发光体E38感光材料E45光谱E50放射现象E43形变弹性形变E85塑性形变E78改变电场和磁场电场E22磁场E13放电电晕放电E31科学效应和现象详解1、射线（X-Rays）波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有伤害。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。2、安培力（Ampere'sforce）它是指磁场对电流的作用力。一段通电直导线放在磁场中，通电导线所受力的大小和导线的长度(L)、导线中的电流强度(I)、磁感应强度(B)以及电流方向和磁场方向之间的夹角（θ)的正弦成正比。安培力（F）=KLIBsinθ。3、巴克豪森效应（Barkhauseneffect）1919年，巴克豪森发现铁的磁化过程的不连续性，铁磁性物质在外场中磁化实质上是它的磁畴存在逐渐变化的过程，与外场同向的磁畴不断扩大，不同向的磁畴逐渐减小。在磁化曲线最陡区域，磁畴的移动会出现跃变，尤其硬磁材料更是如此。当铁受到逐渐增强的磁场作用时，它的磁化强度不是平衡地而是以微小跳跃的方式增大的。发生跳跃时，有噪声伴随着出现。如果通过扩音器把它们放大，就会听到一连串的“咔嗒”声。这就是“巴克豪森效应”。后来，当人们认识到铁是由一系列小区域组成，而在每个小区域内，所有的微小原子磁体都是同向排列的，巴克豪森效应才最后得到说明。每个独立的小区域，都是一个很强的磁体，但由于各个磁畴的磁性彼此抵消，所以普通的铁显示不出磁性。但是当这些磁畴受到一个强磁场作用时，它们会同向排列起来，于是铁便成为磁体。在同向排列的过程中，相邻的两个磁畴彼此摩擦并发生振动，噪声就是这样产生的。只有所谓“铁磁物质”具有这种磁畴结构；也就是说，这些物质具有形成强磁体的能力，其中以铁表现的最为显著。如一个铁磁棒在一个线圈子里，当线圈电流增加时，线圈磁场增大，此时铁中的磁力线开始会猛增，然后趋向磁饱和，这种现象也称为巴克豪森效应。4、包辛格效应（Baushingereffect）包辛格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象，特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。包辛格效应在理论上和实际上都有其重要意义。在理论上由于它是金属变形时长程内应力的度量（长程内应力的大小可用X光方法测量），包辛格效应可用来研究材料加工硬化的机制。工程应用上，首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次，包辛格效应大的材料，内应力较大。包辛格逆效应分直接包辛格效应及包辛格逆效应。直接包辛格效应指拉伸后钢材纵向压缩屈服强度小于纵向拉伸屈服强度；包辛格逆效应在相反的方向产生相反的结果。5、爆炸（explosion）爆炸指一个化学反应能不断地自我加速而在瞬间完成，并伴随有光的发射，系统温度瞬时达极大值和气体的压力急骤变化，以致形成冲击波等现象。爆炸可通过化学反应、放电、激光束效应、核反应等方法获得。爆炸力学主要研究爆炸的发生和发展规律，以及对爆炸的力学效应的利用和防护的学科。爆炸力学从力学角度研究化学爆炸、核爆炸、电爆炸、粒子束爆炸、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程，以及由此产生的强冲击波、高速流动、大变形和破坏、抛掷等效应。自然界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等现象也可用爆炸力学方法来研究。爆炸力学是流体力学、固体力学和物理学、化学之间的一门交叉学科，在武器研制、交通运输和水利建设、矿藏开发、机械加工、安全生产等方面有广泛的应用。6、标记物（markers）在材料中引人标记质,可以简化混合物中包含成分的辨别工作，而且使有标记物的运动和过程的追踪更加容易。可当作标记物的物质类型有：铁磁物质、普通的和发光的油漆、有强烈气味的物质，等等。7、表面（surface）物体的表面：用面积和状态来描述物体的外表的性质或特性。表面状态确定了物体的大量特性和与其他物体交互作用时所呈现的本性。8、表面粗糙度（surfaceroughness）零件表面无论加工得多么光滑，在放大镜或显微镜下进行观察，总会看到高低不平的状况，高起的部分称为峰，低凹的部分称为谷。加工表面上具有的较小间距峰谷所组成的微观几何形状特性称为“表面粗糙度”，又称表面光洁度。表面粗糙度反映零件表面的光滑程度。零件各个表面的作用不同，所需的光滑程度也不一样。表面粗糙度是衡量零件质量的标准之一，对零件的配合、耐磨程度、抗疲劳强度、抗腐蚀性等及外观都有影响。最常用的表面粗糙度参数是“轮廓算术平均偏差”记作Ra。9、波的干涉（waveinterference）由2个或2个以上的波源发出的具有相同频率，相同振动方向和恒定的相位差的波在空间叠加时，在叠迭区的不同地方振动加强或减弱的现象，称为“波的干涉”。符合上述条件的波源叫做“相干波源”，它们发出的波叫做“相干波”。这是波的叠加中最简单的情况。2相干波叠加后，在叠加区内每一位置有确定的振幅。在有的位置上，振幅等于2波分别引起的振动的振幅之和，这些位置的合振动最强，称为“相长干涉”；而有些位置的振幅等于2波分别引起的振动的振幅之差，这些位置上的合振动最弱，称为相消干涉。它是波的一个重要特性。在日常生活中最常见的是水波的干涉，利用电磁波的干涉，可作定向发射天线，利用光的干涉，可精确地进行长度测量等。10、伯努利定律（Bernoulli’sLaw）伯努利定律:理想液体作稳定流动时的能量守恒定律。在密封管道内流动的理想液体具有3种能量：压力能、动能和势能，它们可以互相转变，并且液体在管道内的任一处这3种能量总和是一定的。由以上定律得出伯努利方程式：P1/r＋V2/2g+h=恒定量式中P1/r—压力能；V2/2g—动能；h—势能。又由公式：V=Q/A式中V—流速；Q—流量；A—截面积。当流体的速度加快时，物体与流体接触的接口上的压力会减小，反之压力会增加。11、超导热开关（superconductingheatswitch）超导热开关是一个用于低温（接近0K）下的装置，用于断开被冷却物体和冷源之间的连接。当工作温度远低于临界温度的时候，此装置充分发挥了超导体从常态到超导状态的转化过程中热导电率显著减少的特性（高达10000倍）。热开关由一条连接样本和冷却器的细导线或钽丝组成（参见居里效应）。当电流通过缠绕线螺线管时会产生磁场，使超导性停止，让热量通过导线，就相当于开关处于“打开”；当移开磁场的时候，超导性就得到恢复，电线的热阻快速增加，即相当于开关处于“关闭”。12、超导性（conductivity）超导体是指在温度和磁场都小于一定数值的条件下，许多导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体叫做“超导体”。1911年荷兰物理学家卡曼林-昂尼斯（1853-1926）首先发现汞在4.173K以下失去电阻的现象，并初次称之为“超导性”。现已知道，许多金属（如铟、锡、铝、铅、钽、铌等）、合金（如铌-锆、铌-钛等）和化合物（如Nb3Sn、Nb3Al等）都是可具有超导性的材料。物体从正常态过渡到超导态是一种相变，发生相变时的温度称为此超导体的“转变温度”（或“临界温度”）。现有的材料仅在很低的温度环境下才具有超导性，其中以Nb3Ge薄膜的转变温度最高（23.2K）。1933年迈斯纳和奥森费耳德又共同发现金属处在超导态时其体内磁感应强度为零，即能把原来在其体内的磁场排挤出去，这个现象称之为迈斯纳效应。当磁场达到一定强度时，超导性就将破坏，这个磁场限值称为“临界磁场”。目前所发现的超导体有2类。第1类只有一个临界磁场（约几百高斯）；第2类超导体有下临界磁场（Hc1）和上临界磁场（Hc2）。当外磁场达到Hc1时，第2类超导体内出现正常态和超导态相互混合的状态，只有当磁场增大到Hc2时，其体内的混合状态消失而转化为正常导体。现在已制备上临界磁场很高的超导材料（如Nb3Sn的Hc2达22特斯拉，Nb3A10.75Ge0.25的Hc2达30特斯拉），用以制造产生强磁场的超导磁体。超导体的应用目前正逐步发展为先进技术，用在加速器、发电机、电缆、贮能器和交通运输设备直到计算机方面。1962年发现了超导隧道效应即约瑟夫逊效应，并已用于制造高精度的磁强计、电压标准、微波探测器等。近年来，中国、美国、日本在提高超导材料的转变温度上都取得了很大的进展。1987年研制出YBaCuO体材料转变温度达到90～100K，零电阻温度达78K，也就是说过去必须在昂贵的液氦温度下才能获得超导性，而现在已能在廉价的液氮温度下获得。1988年又研制出CaSrBiCuO体和CaS-rTlCu0体，使转变温度提高到114～115K。近二三年来，超导方面的工作正在突飞猛进。高温超导：从超导现象发现之后，科学家一直寻求在较高温度下具有超导电性的材料，然而到1985年所能达到的最高超导临界温度也不过23K，所用材料是Nb3Ge。1986年4月美国IBM公司的缪勒（K.A.Muller)和柏诺兹(J.G.Bednorz)博士宣布钡镧铜氧化物在35K时出现超导现象。1987年超导材料的研究出现了划时代的进展。先是年初华裔美籍科学家朱经武、吴茂昆宣布制成了转变温度为98K的钇钡铜氧超导材料。其后在1987年2月24日中科院的新闻发布会上宣布，物理所赵忠贤、陈立泉等13位科技人员制成了主要成分为钡、钇、铜、氧4种元素的钡基氧化物超导材料，其零电阻的温度为78.5K。几乎同一时期，日、苏等科学家也获得了类似的成功。这样，科学家们就获得了液氮温区的超导体，从而把人们认为到2000年才能实现的目标大大提前了。这一突破性的成果可能带来许多学科领域的革命，它将对电子工业和仪器设备发生重大影响，并为实现电能超导输送、数字电子学革命、大功率电磁铁和新一代粒子加速器的制造等提供实际的可能。目前，中、美、日、俄等国家都正在大力开发高温超导体的研究工作。光电导性：假设在辐射作用下，由于吸收光子能量而产生的自由电子及空穴的浓度增量分别为n及p，则在光照稳定情况下光电导体的电导率变为：0n0p0n0pnp0e[(nn)(pp)]e(np)e(np)光电管：一种可以把光信号转变为电信号的器件。其应用在光电自动控制、有声电影还声、光纤通信等。13、磁场（magneticfield）在永磁体或电流周围所发生的力场，即凡是磁力所能达到的空间，或磁力作用的范围，叫做磁场；所以严格说来，磁场是没有一定界限的，只有强弱之分。与任何力场一样，磁场是能量的一种形式，它将一个物体的作用传递给另一个物