Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
В помощь читателю
Миллисекунды
Микросекунды
Наносекунды
От предметов к веществу
Коллективные явления
Электромагнитные колебания
Информационная емкость радиоволны
Пикосекунды
Фемтосекунды
Аттосекунды
Зептосекунды
Йоктосекунды
От секунды до года
Астрономические времена
Сонолюминесценция
Фолдинг белков
Возбужденные атомы
Ядерные распады
Элементарные частицы
Движение континентов
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram





Главная / Масштабы: времена / Наносекунды / От предметов к веществу

Наносекунды: 1. От предметов к веществу

При лазерной абляции по поверхности тела стреляют коротким, но мощным лазерным импульсом. Он сильно нагревает и испаряет маленький объем вещества на самой поверхности,\nи этот процесс длится наносекунды
При лазерной абляции по поверхности тела стреляют коротким, но мощным лазерным импульсом. Он сильно нагревает и испаряет маленький объем вещества на самой поверхности, и этот процесс длится наносекунды. Изображение с сайта appliedspectra.com
1 нс = 10−9 c

Наносекунды — это тот диапазон, на котором современная физика на полную катушку включается в работу. Но чтоб вы не подумали, что всё сразу становится жутко сложным, мы начнем знакомство с наносекундным диапазоном с некоторых чисел.

Что происходит за 10 нс? Космические аппараты, двигаясь со скоростью порядка 10 км/с, проходят за это время смехотворную дистанцию — 0,1 миллиметра. На Земле сравнимыми скоростями обладают взрывные и ударные волны, а также снаряды, выпущенные электромагнитными пушками. Тем не менее если такая волна или снаряд ударят в мишень, то за 10 нс это тело вовсе не разрушится. Оно просто не успеет отреагировать на такой разрушительный удар! Конечно, в самом поверхностном слое материала толщиной в доли миллиметра вещество под действием колоссальных нагрузок будет меняться. Оно резко нагреется, возможно расплавится или даже начнет испаряться — но всё это будет локализовано в микроскопическом слое вещества. Даже если предмет облучить сверхмощным лазерным импульсом, который начнет испарять вещество, этот процесс за первые наносекунды тоже затронет лишь тонкий приповерхностный слой.

Это подводит нас к важному выводу про наносекунды:

в наносекундном диапазоне мы изучаем не предметы, мы изучаем вещество!

Это своеобразный девиз наносекундной физики, по крайней мере той ее части, которая изучает вещество, а не электромагнитные волны (про них мы поговорим позже). Для наносекундных процессов обычных макроскопических предметов как бы и не существует.

С другой стороны, наносекунды — это еще слишком много для того, чтобы отслеживать движение отдельных атомов. Это движение — из другого, пикосекундного диапазона. За наносекунду каждый атом или молекула успевает столкнуться с соседями тысячи раз в твердом теле и десяток раз — в воздухе. Рывки и прочие особенности поведения отдельных молекул при этом сглаживаются, и именно из этого усредненного движения и возникает, собственно, вещество.

Промежуточный итог таков. Наносекунды — это мостик между привычным миром макроскопических тел и миром атомных явлений. В нашем путешествии вглубь секунды мы на столь коротких временах уже не чувствуем макроскопических тел, но еще не успеваем отследить отдельные атомы. То, что открывается перед нами в наносекундном диапазоне, — это характеристики и поведение вещества.

Назад: Пределы механического затвора  |  Далее: Коллективные явления

 

Комментировать
 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия