Наука и образование
Внутренняя часть двойного слоя
Впервые Грехем, имея в виду прежде всего ДС на поверхности ртути, показал, что в слое Штерна хемосорбируются только анионы с частичным разрушением гидратных оболочек, в то время как катионы остаются гидратированными и связаны с поверхностью только электростатическими силами.
В дальнейшем было обращено внимание на то, что в строении двойного слоя взаимодействие растворителя с поверхностью может иметь не меньшее значение, чем гидратация ионов. Подобно первичному слою, связанному с малыми катионами и анионами в объеме электролита, на заряженной поверхности должен быть гидратный слой, в котором адсорбированные молекулы воды имеют преимущественную ориентацию.
Бокрис, Деванхатан и Мюллер считают, что гидратированные катионы не способны проникнуть в гидратный слой на поверхности электрода. Согласно их модели, центры не специфически адсорбированных катионов находятся на расстоянии от поверхности, равном сумме удвоенного диаметра молекулы воды и собственно радиуса катиона, т. е. еще дальше, чем внешняя плоскость Гельмгольца по Грехему.
Сопоставляя эти модели строения ДС, Конвей и Гордон обращают внимание на возможность аналогии с образованием ионных пар в объеме электролита. В последнем в зависимости от заряда и кристаллографического радиуса ионов возможны различные степени ассоциации ионов; предельными случаями их являются гидра тированная ионная пара (ионы в ней сохраняют свои гидратные оболочки) и контактная ионная пара.
Взаимодействие растворитель поверхность, растворитель ионы трудно учесть при построении статистической теории двойного слоя. Так, в теории Мартынова Мулера гидратация поверхности вообще не учитывается, а взаимодействие ион растворитель описывается посредством введения эффективного радиуса иона, характеризующего гидратацию. При этом сила электростатического взаимодействия ионов описывается таким образом, как если бы они находились в среде с макроскопическим значением диэлектрической проницаемости воды.
В теориях Кирьянова и Крылова влияние гидратации поверхности адсорбции ионов и строение двойного слоя учитываются посредством введения прослойки растворителя с аномальным значением диэлектрической проницаемости, поляризация которой описывается микроскопически, что также нелегко обосновать. В последних работах допускается возможность диэлектрической анизотропии гидратного слоя.
Критические замечания Спарная в адрес статистической теории диффузного двойного слоя Левина, Мингинса и Белла также касаются в основном необходимости учета дискретной природы растворителя. По-видимому, образование ионных пар между фиксированными или специфически адсорбированными ионами, с одной стороны, и не специфически адсорбированными противо ионами с другой в современных статистических теориях описывается неудовлетворительно, так как в них пока что не удается учесть дискретную природу растворителя.
Дальше...
Физика
Физика (от древнегреческого «природа») – это наука из области естествознания, которая изучает и дает понятия общим и фундаментальным закономерностям, определяющим состав, структуру, явления и эволюцию материального мира. Практически все законы физики – это фундаментальная основа естествознания, которая дает «толчок» развитию других наук.
Сам термин «физика» впервые был употреблен Аристотелем, величайшим мыслителем древности, жившим в IV веке до нашей эры. Изначально данная наука приравнивалась к философии, поскольку, по мнению ученых умов того времени, вместе эти дисциплины объясняли в целом функционирование Вселенной. Но, в ходе серьезного научного прогресса в XVI веке, физика стала отдельным направлением науки.
В русском языке слово «физика» появилось благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову, когда он перевел немецкий учебник по физике, и первым издал его в России. Учебник российского написания впервые был выпущен первым отечественным академиком Страховым, под названием «Краткое начертание физики».
В настоящее время значение физики очень велико. Ведь все то, чем отличается современное общество от своих прародителей в прошлых веках, проявилось в результате использования научных открытий в физике. Например, исследования в сфере электромагнетизма позволили создать телефоны, а различные открытия в термодинамике – автомобиль. Также и развитие электроники привело к разработке компьютеров.
И вместе с этим, физическое понимание процессов, происходящих в окружающей среде, постоянно развивается. Большинство открытий получают широкое применение в промышленности и технике. Но, вместе с этим, новые открытия поднимают и новые вопросы, поскольку обнаруживаются явления, для которых требуются совершенные иные, еще неизвестные, физические теории. И, несмотря на большой объем накопленных знаний, современная физика еще не способна объяснить абсолютно все явления природы.
Предмет физики.
Физика – это наука, изучающая природу в самом общем и целом смысле, поскольку она изучает не только материю и энергию, но и основные взаимодействия и явления природы, управляющие действиями веществ друг с другом и изолированно.
Также, рассматриваемые в физике явления и процессы не всегда изучаются только физикой – они едины для всех материальных систем. Физика служит лишь фундаментом – так, сохранение энергии, например, называется физическим законам. В некоторых случаях физика переходит в разряд «фундаментальных наук», поскольку остальные естественные науки (такие как биология, геология, химия и др.) ставят своей целью рассмотрения только обособленного класса систем материи, в основе явлений которых также лежат законы физики. К примеру, химия рассматривает атомы, созданные из них вещества, и их превращения из одной материи в другую. Химические свойства однозначно подчиняются физическим свойствам атомов и молекул, которые описываются в разделах по термодинамике, электромагнетизму и квантовой физике.
Первоисточник
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер был первым квантовым генератором оптического диапазона. Его активный элемент был изготовлен из кристалла розового рубина (А12Оэ : Сгэ ) с содержанием хрома около 0,05%. Красный цвет кристаллов рубина определяется как раз наличием широких полос поглощения в синей и зеленой областях спектра. С увеличением концентрации хрома цвет кристалла меняется от бледно-розового ( 0,05% Сг3 ) до темно-красного ( 1% Сг3 ).
Помимо этих полос, в рубине имеется еще широкая полоса собственного поглощения в ультрафиолетовой области при А 0,25 мкм, однако квантовый выход люминесценции для нее невелик. Квантовый выход люминесценции рубина при комнатной температуре составляет 65...70%, а при низких температурах он близок к 100%. Показатель поглощения в U- и Г-полосах накачки составляет 2..А см при оптимальном содержании ионов Сг3.
Поэтому диаметр активного рубинового элемента не должен превышать 2 см. Обычно применяют стержни диаметром около 1 см и длиной около 10 см. Как правило, выращивают кристаллы, оптическая ось с которых составляет угол 90 или 60° с осью стержня. Излучение такого кристалла и соответственно лазерное излучение линейно поляризованы с вектором Е, перпендикулярным плоскости, проходящей через ось с и ось стержня.
Пороговое значение объемной плотности энергии накачки в зеленой ( -полосе рубинового лазера примерно равно 3 Дж см, При значительном превышении порога в режиме свободной генерации удельный съем энергии составляет 0,2...0,25 Дж см, а показатель усиления около 0,2 см. Основной его недостаток большие пороговые энергии накачки, что обусловлено трехуровневой схемой работы и низким КПД. Лазеры на кристаллах и стеклах, активированных неодимом.
Основные недостатки рубинового лазера связаны с трехуровневым механизмом его работы, что обусловлено особенностями трехвалентного иона хрома. Более удачными в этом отношении оказались ионы редкоземельных элементов, строение энергетических уровней которых позволяет осуществить работу по четырех уровневой схеме. Незаполненная 4 -оболочка редкоземельных элементов расположена ближе к ядру, чем оболочка элементов группы железа, и хорошо экранирована от внешних полей электронами. Поэтому здесь наблюдается случай слабого кристаллического поля.
Для всех редкоземельных ионов характерно наличие узких линий люминесценции на переходах между состояниями оболочки 4 и интенсивных полос поглощения на переходах 4f- 5d, используемых для накачки. Энергетическое положение уровней слабо зависит от типа матрицы. Из всех 14 редкоземельных элементов наилучшие результаты получены на трехвалентном ионе неодима Nd. Этот ион обладает оптимальным набором параметров энергетических уровней, наилучшим образом удовлетворяющим требованиям, предъявляемым четырехуровневой схемой работы лазера.
По материалам izuchenie-nelineynoy-optiki.ru