Словарь (стр. 7 )

522

ПАСКАЛЯ ЗАКОН, закон гидроста­тики, согласно к-рому давление на поверхности жидкости, произведён­ное внеш. силами, передаётся жид­костью одинаково во всех направле­ниях. Установлен франц. учёным Б. Паскалем (опубл. в 1663). П. з. имеет большое значение для техники, напр. он используется в гидравлич. прессе.

ПАУЛИ ПРИНЦИП, фундаменталь­ный закон природы, заключающийся в том, что две тождеств. ч-цы с полу­целым спином не могут одновременно находиться в одном состоянии. Сфор­мулирован в 1925 швейц. физиком В. Паули (W. Pauli) для эл-нов в ато­ме и назван им принципом запрета, затем распространён на любые фермионы. В 1940 Паули показал, что прин­цип запрета — следствие существую­щей в релятив. квант. механике связи спина и статистики: ч-цы с полуцелым спином подчиняются Ферми — Дира­ка статистике, поэтому волн. ф-ция системы одинаковых фермионов долж­на быть антисимметричной относи­тельно перестановки любых двух фер­мионов; отсюда и следует, что в одном состоянии может находиться не более одного фермиона.

П. п. сыграл решающую роль в понимании закономерностей заполне­ния электронных оболочек атома, по­служил исходным пунктом для объяс­нения ат. и мол. спектров. Фунда­ментальна роль П. п. в квант. тео­рии тв. тела и ат. ядра, а также в тео­рии яд. реакций и реакций между элем. ч-цами.

• Теоретическая физика 20 века. [аули. Переводы], М., 1962.

.

ПАУЛИ УРАВНЕНИЕ, уравнение не­релятивистской квант. механики, опи­сывающее движение заряж. ч-цы со спином 1/2 (напр., эл-на) во внеш. эл.-магн. поле. Предложено швейц. физиком В. Паули в 1927.

П. у. явл. обобщением Шредингера уравнения, учитывающим наличие у ч-цы собств. механич. момента — спина. Ч-ца со спином 1/2 может на­ходиться в двух разл. спиновых со­стояниях с проекциями спина +1:/2 и -1/2 на нек-рое направление, прини­маемое обычно за ось s. В соответствии с этим волн. функция ч-цы ψ(r, t) (где r — координата ч-цы, t — время) явл. двухкомпонентной, что принято записывать в виде матрицы-столбца:

такая ф-ция наз. спинором. Проекции спина 1/2 отвечает случай ψ=ψ1,ψ2=0, а -1/2 — случай ψ=ψ2, ψ1=0. Во внеш. магн. поле (с напряжённостью Н) компоненты волн. ф-ции «перемешиваются», что соот­ветствует изменению направления спина.

В частном случае пост. однородного магн. поля (направление к-рого при­нимают за ось z) П. у. можно пред-

ставить в виде системы ур-нии для ф-ций ψ1, и ψ2:

Здесь Н0 совпадает с гамильтонианом, входящим в ур-ние Шредингера для заряж. ч-цы во внеш. эл.-магн. поле, е и m — заряд и масса ч-цы, о — возможные (собственные) значения её энергии. Т. о., энергия эл-на зависит от ориентации спина но отношению к магн. полю. Этот факт можно интер­претировать как наличие у эл-на соб­ственного (спинового) магн. момента μ=eћ/2mc. Вторые члены в (*) соответ­ствуют потенц. энергии вз-ствия этого магн. момента μ с полем Н, равной для слабых полей (как и в классич. физи­ке) — μHН, где μH — проекция μ на направление поля Н. Т. к. спин эл-на в размерных единицах равен 1/2ћ, то отношение спинового магн. момента к механич. (гиромагн. отношение, или магнитомеханическое отношение) ра­вно e/тс, т. е. в два раза больше ги­ромагн. отношения для орбит. момен­тов. П. у. естеств. образом вытекает из релятив. Дирака уравнения, если счи­тать, что скорость эл-на (v) мала по сравнению с с, и ограничиться первым приближением по v/c.

.

ПАШЕНА ЗАКОН устанавливает, что наименьшее напряжение зажигания газового разряда между двумя плоски­ми электродами есть величина посто­янная (характерная для данного газа) при одинаковых значениях произве­дения pd, где р — давление газа, d — расстояние между электродами. Сфор­мулирован нем. физиком Ф. Пашеном (F. Paschen) в 1889. П. з.— частный случай закона подобия газовых раз­рядов: явления в разряде протекают одинаково, если при увеличении или уменьшении давления газа во столько же раз уменьшить или, соответственно, увеличить размеры разрядного про­межутка, сохраняя его форму геомет­рически подобной исходной. П. з. справедлив с тем большей точностью, чем меньше р и d. См. также Зажига­ния потенциал.

• См. лит. при ст. Электрические разряды в газах.

ПАШЕНА СЕРИЯ, см. Спектраль­ные серии.

ПАШЕНА — БАКА ЭФФЕКТ, со­стоит в том, что в сильных магн. полях сложное зеемановское расщеп­ление спектр. линий переходит в простое (см. Зеемана эффект). Силь­ными следует считать магн. поля, вызывающие расщепление уровней энергии, сравнимое с мультиплетным (см. Тонкая структура) и превосходя­щее его. В таких полях происходит упрощение картины расщепления — наблюдается расщепление линии на три компоненты (зеемановский три­плет). ашеном и нем. физиком Э. Баком (Е. Back) в 1912.

ПЕКЛЕ ЧИСЛО [по имени франц. учёного (J. С. Peclet)], безразмерное число, являющееся по­добия критерием для процессов конвективного теплообмена. П. ч. Ре=vl/a=cpρv/(λ/l), где l—характерный линейный размер поверхности тепло­обмена, v — скорость потока жидко­сти относительно поверхности тепло­обмена, а — коэфф. температуропро­водности, cp — теплоёмкость при пост. давлении, ρ — плотность и λ — коэфф. теплопроводности жидкости. Число Ре характеризует отношение между конвективным и мол. процес­сами переноса теплоты в потоке жид­кости. При малых значениях Ре пре­обладает мол. теплопроводность, а при больших — конвективный пере­нос теплоты. П. ч. связано с Рейнольдса числом Re и Прандтля числом Рr соотношением Pe=Re•Pr.

ПЕЛЛЕТРОН, см. в ст. Электро­статический генератор.

ПЕЛЬТЬЕ ЭФФЕКТ, выделение или поглощение теплоты при прохождении электрич. тока I через контакт двух разл. проводников. Выделение тепло­ты сменяется поглощением при из­менении направления тока. Открыт франц. физиком Ж. Пельтье (J. Peltier) в 1834. Кол-во теплоты Qп=ПI, где П — коэффициент Пель­тье, равный: П=TΔα. Здесь Т — абс. темп-pa, Δα—разность термоэлектрич. коэфф. проводников.

П. э. объясняется тем, что ср. энер­гия носителей тока зависит от их энергетич. спектра, концентрации и меха­низмов их рассеяния и поэтому в раз­ных проводниках различна. При пере­ходе из одного проводника в другой эл-ны либо передают избыточную энер­гию атомам, либо пополняют недоста­ток энергии за их счёт. В первом слу­чае вблизи контакта выделяется, а во втором поглощается теплота Пель­тье. При переходе эл-нов из полупро­водника в металл энергия эл-нов про­водимости ПП значительно выше уров­ня Ферми металла, и эл-ны отдают свою избыточную энергию. При противо­положном направлении тока из ме­талла в ПП могут перейти только те эл-ны, энергия к-рых выше дна зоны проводимости ПП. Тепловое равно­весие в металле при этом нарушается и восстанавливается за счёт тепловых колебаний крист. решётки. При этом поглощается теплота Пельтье. На контакте двух ПП или двух металлов также выделяется (или поглощается) теплота Пельтье вследствие того, что ср. энергия носителей заряда по обе стороны контакта различна.

П. э. используется для охлаждения в холодильных установках и в нек-рых электронных приборах.

• См. лит. при ст. Термоэлектрические явления.

.

ПЕННИНГА РАЗРЯД, тлеющий раз­ряд в продольном магн. поле. Впервые

523

исследован голл. физиком Ф. Пеннингом (F. Penning) в 1937. Из-за большой длины пути эл-нов, движущихся по спиральным траекториям вокруг сило­вых линий магн. поля, значительно возрастает вероятность ионизации, что обеспечивает существование разряда при низких давлениях р, вплоть до 10-5—10-6 мм рт. ст. Значение рмин сильно зависит от конструкции разряд­ного устройства. Часто применяются коаксиальные системы, в к-рых П. р. может существовать вплоть до 10-13мм рт. ст. П. р. используется в нек-рых типах вакуумметров, а также в эл.-магн. сорбционных вакуумных насо­сах.

.

ПЕННИНГА ЭФФЕКТ, снижение зажигания потенциала разряда в га­зе, обусловленное присутствием при­меси другого газа, потенциал иониза­ции к-рого ниже энергии возбуждения метастабильного уровня осн. газа. Объяснение этого эффекта дано Ф. Пеннингом в 1928. В отсутствии примеси эл-ны, ускоренные в электрич. поле, отдают свою энергию атомам, переводя их в метастабильное состоя­ние. Вследствие этого вероятность ионизации электронным ударом мала и напряжение зажигания оказывается высоким. При наличии примеси проис­ходят столкновения возбуждённых метастабильных атомов осн. газа с атомами при­меси, в резуль­тате чего послед­ние ионизуются за счёт энергии, освобождающей­ся при перехо­де метастабильных атомов в основное состояние (см. Удары второго рода). Появление такой дополнит. ионизации приводит к снижению эфф. потенциала иониза­ции среды и, следовательно, к сниже­нию напряжения зажигания раз­ряда U. На рис.. представлена зависи­мость U (в логарифмич. масштабе) от произведения давления газа р на расстояние d между электродами в чистом неоне (1), чистом аргоне (2), неоне с примесью 5•10-4% аргона (3) и неоне с примесью 0,1% аргона (4).

.

ПЕНТАПРИЗМА, см. Отражатель­ные призмы.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНА­МИКИ, один из двух осн. законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для систем, в к-рых существ. значение имеют тепловые процессы. П. н. т. было сфор­мулировано в сер. 19 в. в результате работ нем. учёного , англ. физика Дж. П. Джоуля и нем. физика Г. Гельмгольца (см. Энергии сохранения закон). н. т., термодинамич. система может совер­шать работу только за счёт своей