101個(gè)科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象詳解

1、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象詳解科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象詳解1、X射線（射線（XRays）波長(zhǎng)介于紫外線和γ射線間的電磁輻射。由德國(guó)物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。波長(zhǎng)小于0.1埃的稱超硬X射線，在0.1～1埃范圍內(nèi)的稱硬X射線，1～10范圍內(nèi)的稱軟X射線。射線具有很強(qiáng)的穿透力，醫(yī)學(xué)上常用作透視檢查，工業(yè)中用來探傷。長(zhǎng)期受X射線輻射對(duì)人體有傷害。X射線可激發(fā)熒光、使氣體電離、使感光乳膠感光，故X射線可用電離計(jì)、閃光計(jì)數(shù)器和感光乳膠片等檢測(cè)

2、。晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)對(duì)X射線可產(chǎn)生顯著的衍射作用，X射線衍射法已成為研究晶體結(jié)構(gòu)、形貌和各種缺陷的作用手段。2、安培力（、安培力（Ampere’sfce）它是指磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力（F）。一段通電直導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)線所受力的大小和導(dǎo)線的長(zhǎng)度（L）、導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度（I）、磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）以及電流方向和磁場(chǎng)方向之間的夾角（θ）的正弦成正比。F＝KLIBsinθ3、巴克豪森效應(yīng)（、巴克豪森效應(yīng)（Barkhsuseneffect）1919年，

3、巴克豪森發(fā)現(xiàn)鐵的磁化過程的不連續(xù)性，鐵磁性物質(zhì)在外場(chǎng)中磁化實(shí)質(zhì)上是它的磁疇存在逐漸變化的過程，與外場(chǎng)同向磁疇不斷擴(kuò)大，不同向的磁疇逐漸減小。在磁化曲線的最陡區(qū)域，磁疇的移動(dòng)會(huì)出現(xiàn)躍變，尤其硬磁材料更是如此。當(dāng)鐵受到逐漸增強(qiáng)的磁場(chǎng)作用時(shí)，它的磁化強(qiáng)度不是平衡地而是以微小跳躍的方式增大的。發(fā)生跳躍時(shí)，有噪聲伴隨著出現(xiàn)。如果通過擴(kuò)音器把它們放大，就會(huì)聽到一連串的“咔嗒”聲。這就是“巴克豪森效應(yīng)”。后來，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到鐵是一系列小區(qū)域組成，而在每

4、個(gè)小區(qū)域內(nèi)，所有的微小原子磁體都是同向排列的，巴克豪森效應(yīng)才最后得到說明。每個(gè)獨(dú)立的小區(qū)域，都是一個(gè)很強(qiáng)的磁體，但由于各個(gè)磁疇的磁性彼此抵消，所以普通的鐵顯示不出磁性。但是當(dāng)這些磁疇受到一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)作用時(shí)，它們會(huì)同向排列起來，于是鐵便成為磁體。在同向排列的過程中，相鄰的兩個(gè)磁疇彼此摩擦并發(fā)生振動(dòng)，噪聲就是這樣產(chǎn)生的。只有所謂“鐵磁物質(zhì)”具有這種磁疇結(jié)構(gòu)，也就是說，這些物質(zhì)具有形成強(qiáng)磁體的能力，其中以鐵表現(xiàn)得最為顯著。4、包辛格效應(yīng)（、包辛

5、格效應(yīng)（Baoshingereffect）包辛格效應(yīng)就是指原先經(jīng)過變形，然后在反向加載時(shí)彈性極限或屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象，特別是彈性極限在反向加載時(shí)幾乎下降到零，這說明在反向加載時(shí)塑性變形立即開始了。包辛格效應(yīng)在理論上和實(shí)際上都有其重要意義。在理論上由于它是金屬變形時(shí)長(zhǎng)程內(nèi)應(yīng)力的度量（長(zhǎng)程內(nèi)應(yīng)力的大小可用X光方法測(cè)量），包辛格效應(yīng)可用來研究材料加工硬化的機(jī)制。工程應(yīng)用上，首先是材料加工成型需要考慮包辛格效應(yīng)。包辛格效應(yīng)大的材料，內(nèi)應(yīng)力較大。

6、包辛格效應(yīng)分直接包辛格效應(yīng)及包辛格逆效應(yīng)。直接包辛格效應(yīng)指拉伸后鋼材縱向壓縮屈服強(qiáng)度小于縱向拉伸屈服強(qiáng)度；包辛格逆效應(yīng)在相反的方向產(chǎn)生相反的結(jié)果。5、爆炸效應(yīng)（、爆炸效應(yīng)（explosion）爆炸指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能不斷地自我加速而在瞬間完成，并伴隨有光的發(fā)射，系統(tǒng)溫度瞬時(shí)達(dá)極大值和氣體的壓力急驟變化，以致形成沖擊波等現(xiàn)象。爆炸可通過化學(xué)反應(yīng)、放電、激光束效應(yīng)、核反應(yīng)等方法獲得。爆炸力學(xué)主要研究爆炸的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，以及對(duì)爆炸的力學(xué)效應(yīng)的利

7、用和防護(hù)的學(xué)科。爆炸力學(xué)從力學(xué)的角度研究化學(xué)爆炸、核爆炸、電爆炸、粒子束爆炸、高速碰撞等能量突然釋放或急劇轉(zhuǎn)化的過程，以及由此產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波、高速流動(dòng)、大變形和破壞、拋當(dāng)流體的速度加快時(shí)，物體與流體接觸的接口上的壓力會(huì)減小，反之壓力會(huì)增加。11、超導(dǎo)熱開關(guān)（、超導(dǎo)熱開關(guān)（superconductingheatswitch）超導(dǎo)熱開關(guān)是一個(gè)用于低溫（接近OK）下的裝置，用于斷開被冷卻物體和冷源之間的連接。當(dāng)工作溫度遠(yuǎn)低于臨界溫度的時(shí)候，此

8、裝置充分發(fā)揮了超導(dǎo)體從常態(tài)到超導(dǎo)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程中熱導(dǎo)電率顯著減少的特性（高達(dá)10000倍）。熱開關(guān)由一條連接樣本和冷卻器的細(xì)導(dǎo)線或鉭絲組成（參見居里效應(yīng)）。當(dāng)電流通過纏繞線螺線管時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，使超導(dǎo)性停止，讓熱流通過導(dǎo)線，就相當(dāng)于開關(guān)處于“打開”；當(dāng)移開磁場(chǎng)的時(shí)候，超導(dǎo)性就得到恢復(fù)，電線的熱阻快速增加，換句話說，相當(dāng)于開關(guān)處于“關(guān)閉”。12、超導(dǎo)性（、超導(dǎo)性（conductivity）超導(dǎo)體是指在溫度和磁場(chǎng)都小于一定數(shù)值的條件下，許多導(dǎo)

9、電材料的電阻和體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度都都突然變?yōu)榱愕男再|(zhì)。具有超導(dǎo)性的物體叫做“超導(dǎo)體”。1911年荷蘭物理學(xué)家卡曼林－昂尼斯（1853～1926）首先發(fā)現(xiàn)汞在4.1730K以下失去電阻的現(xiàn)象，并初次稱之為“超導(dǎo)性”?，F(xiàn)已知道，許多金屬（如銦、錫、鋁、鉭、鈮等）、合金（如鈮－鋯、鈮－鈦等）和化合物（如Nb3Sn、Nb3Al等）都是可具有超導(dǎo)性材料。物體從正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)是一種相變，發(fā)生相變時(shí)的溫度稱為此超導(dǎo)體的“轉(zhuǎn)變溫度”（或“臨界溫度”）。

10、現(xiàn)有的材料僅在很低的溫度環(huán)境下才具有超導(dǎo)性，其中以Nb3Ge薄膜的轉(zhuǎn)變溫度最高（23.20K）1933年邁斯納和奧森費(fèi)耳德又共同發(fā)現(xiàn)金屬處在超導(dǎo)態(tài)時(shí)其體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，即能把原來在其體內(nèi)的磁場(chǎng)排擠出去，這個(gè)現(xiàn)象稱之為邁斯納效應(yīng)。當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，超導(dǎo)性就將破壞，這個(gè)磁場(chǎng)限值稱為“臨界磁場(chǎng)”。目前所發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體有2類。第1類只有一個(gè)臨界磁場(chǎng)（約幾百高斯）；第2類超導(dǎo)體有下臨界磁場(chǎng)（Hc1）和上臨界磁場(chǎng)(Hc2)。當(dāng)外磁場(chǎng)達(dá)到Hc1時(shí)

11、，第2類超導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)相互混合的狀態(tài)，只有當(dāng)磁場(chǎng)增大到Hc2時(shí)，其體內(nèi)的混合狀態(tài)消失而轉(zhuǎn)化為正常導(dǎo)體?，F(xiàn)在已制備上臨界磁場(chǎng)很高的超導(dǎo)材料（如Nb3Sn的Hc2達(dá)22特斯拉，Nb3Al0.75Nb3Ge0.25的達(dá)30斯特拉）用以制造產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的超導(dǎo)磁體。超導(dǎo)體的應(yīng)用目前正逐步發(fā)展為先進(jìn)技術(shù)，用在加速器、發(fā)電機(jī)、電纜、儲(chǔ)能器和交通運(yùn)輸設(shè)備直到計(jì)算機(jī)方面。1962年發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)隧道效應(yīng)即約瑟夫遜效應(yīng)，并已用于制造高精度的磁強(qiáng)計(jì)、電

12、壓標(biāo)準(zhǔn)、微波探測(cè)器等。近年來，中國(guó)、美國(guó)、日本在提高超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度上都取得了很大的進(jìn)展。1987年研制出YBaCuO體材料轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到90～1000K，零電阻溫度達(dá)780K，也就是說過去必須在昂貴的液氦溫度下才能獲得超導(dǎo)性，而現(xiàn)在已能在廉價(jià)的液氮溫度下獲得。1988年又研制出CaSrBiCuO體和CaSrTlCuO體，使轉(zhuǎn)變溫度提高到114～1150K。近兩三年來，超導(dǎo)方面的工作正在突飛猛進(jìn)。高溫超導(dǎo)：從超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)之后，科學(xué)家一直

13、尋求在較高溫度下具有超導(dǎo)電性的材料，然而到1985年所能達(dá)到的最高超導(dǎo)臨界溫度也不過230K，所用材料是Nb3Ge。1986年4月美國(guó)IBM公司的繆勒（K.A.Muller）和柏諾茲（J.G.Bednz）博士宣布鋇鑭銅氧化物在350K時(shí)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。1987年超導(dǎo)材料的研究出現(xiàn)了劃時(shí)代的進(jìn)展。先是年初華裔美籍科學(xué)家朱經(jīng)武、吳茂昆宣布制成了轉(zhuǎn)變溫度為980K的釔鋇銅氧超導(dǎo)材料，其后在1987年2月24日中科院的新聞發(fā)布會(huì)上宣布，物理所趙忠

14、賢、陳立泉等13位科技人員制成了主要成分為鋇、釔、銅、氧4種元素的鋇基氧化物超導(dǎo)材料，其零電阻的溫度為78.50K。幾乎同一時(shí)期，日、蘇等科學(xué)家也獲得了類似的成功。這樣，科學(xué)家們就獲得了液氮溫度區(qū)的超導(dǎo)體，從而把人們認(rèn)為到2000年才能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)大大提前了。這一突破性的成功可能帶來許多學(xué)科領(lǐng)域的革命，它將對(duì)電子工業(yè)和儀器設(shè)備發(fā)生重大影響，并為實(shí)現(xiàn)電能超導(dǎo)輸送、數(shù)字電子學(xué)革命、大功率電磁鐵和新一代粒子加速器的制造等提供實(shí)際的可能。目前，中