Г
107
∑
ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ
200
201
газ), газдың жылу өткізгіштігі мен тұтқырлығы қысым төмендеген сайын кемиді.
Заттың ерекше күйі болып саналатын плазманың қасиеттері өзіне тән кинетикалық
теңдеулер арқылы сипатталады. Бұл теңдеулерде кванттық эффектілер ескерілген.
ГАЗ ДИНАМИКАСЫ – гидроаэромеханиканың сығылмалы тұтас ортаның
(газдың, плазманың) қозғалысын және олардың қатты денелермен өзараәсерлесуін
зерттейтін саласы. Физиканың саласы ретінде термодинамикамен және акустикамен
байланысты. Сығылатын ортаның қысымдар айырымының әсерінен немесе темпе-
ратура өзгерісінің нәтижесінде өздерінің бастапқы көлемдерін өзгерту қасиеттері
сығылмалық қасиет болып табылады. Ортаның өте шапшаң жылдамдығы кезінде
сығылмалылықтың маңызы арта түседі. Дыбыстың ауада таралу жылдамдығына
қарайлас жылдамдық кезінде ортада үлкен қысым айырмашылығы мен температура
өзгерісі арта түседі. Қазіргі кездегі газ динамикасы химиялық (диссоциация, жану,
басқадай химиялық реакциялар) және физикалық (иондану, сәулелену) үрдістермен
(процестермен) қабаттаса өтетін өте жоғары жылдамдықтардағы газ ағымдарын
зерттейді. Магниттік газ динамикасы электрөткізгіштік газдар қатысатын магниттік
және электрлік өрістерді зерттейді.
Үлкен жылдамдықтарда газдың кинетикалық энергиясы оның ішкі жылу
энергиясымен шамалас немесе одан жоғары болады. Сондықтан жылдамдықтың
шамалы өзгерісі кезінде газдың температурасы мен қысымы күрт жоғарылайтын
болады. Газ динамикасы аэродинамиканың дамуына, оның зерттеу нысандарының
көбеюіне байланысты туған ғылым болғандықтан, оны кейде аэрогаздинамика
деп те атайды.
Қозғалыстағы сығылғыш газдарға механика мен термодинамиканың негізгі
заңдарын қолдану газ динамикасының теориялық негізін құрайды. Бұл саладағы
көптеген мәселелерде газдарды идеал газ деп қарастырып, олардың тұтқырлығы
мен жылуөткізгіштігі ескерілмейді. Мұндай жағдайда газ динамикасының негізгі
теңдеулері ретінде салмақсыз идеал сұйықтың гидромеханикалық теңдеулері
(үш теңдеу) мен үздіксіздік теңдеуі, газдағы жылуалмасу үрдісін (процесін)
сипаттайтын термодинамикалық теңдеу және газ күйінің 6 теңдеуі белгісіз 6
функцияны (газ жылдамдығының 3 құраушысы, оның қысымы, тығыздығы және
температурасының әр нүктедегі мәнін) анықтауға мүмкіндік береді.
Газ динамикасының қолданыспен тікелей байланысты бөлігінің бірі – құбырлар
мен арналардағы, оның ішінде реактивтік қозғалтқыштар мен аэродинамикалық
құбырлардың соплоларындағы газ ағысын зерттеу. Мұндай қондырғылардағы,
әсіресе компрессорлар мен газ турбиналарындағы, газ параметрлері қондырғы
арналарының көлденең қимасы тұрақты деп қарастырылады. Газ динамикасының
көптеген мәселелері газдың қатты дене бетін орағытып ағып өту құбылысына бай-
ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ
200
201
Г
107
∑
ланысты зерттеледі. Жұқа денелер бетін орағытып ағып өткен газ ағыны сәл ғана
өзгеріске ұшырайды. Газ динамикасы мәселелерінің басқа бір бағыты – газдың
бір өлшемді, орнықпаған қозғалысын зерттеу. Бұған ішкі баллистика, қопарылыс
және детонациялық толқындардың әсері мен таралу мәселелері жатады.
Газ динамикасындағы көптеген мәселелерді дәл шешу өте күрделі болғандықтан,
олар ғылыми-тәжірибелік тәсілдермен зерттеледі. Әсіресе ұшақтар мен реактивтік
қозғалтқыштардағы, олардың бөліктеріндегі газ параметрлері тәжірибелік тәсілмен
анықталады.
ГАЗДЫҚ ЛАЗЕР – газтәрізді активті орта газ пайдаланылған оптикалық
кванттық генератор. Сыртқы көз (толтыру) энергиясының есебінен энергияның
қоныстану инверсиялы екі деңгейлі
(лазерлік жоғарғы және төменгі) күйі
тудырылған газ оптикалық резонаторға
орналастырылады немесе ол арқылы
айдалады. Резонаторда жоғарғы
лазерлік деңгейде қоздырылған газ
бөлшектері төменгі деңгейге еріксіз ауы-
сулар нәтижесінде өтулері кезінде сәуле
шығарады (таратады). Электрмагниттік
сәуленің бір бөлігі резонатордан
сыртқа шығарылады. Жоғарғы лазерлік
деңгейлердің «өмір сүру» уақыты
аз болатын жағдайларда күшейту
коэффициенті үлкен болса, еріксіз сәуле
емес, күшейтілген өз еркімен шығатын
сәуле (суперлюминесценциялы газдық лазер немесе ультракүлгін диапазонға тән
сипатты асқынжарқылды газдық лазер сәулесі) таратылады.
Газдық лазерлердің конденсацияланған орталы (яғни сұйық және қатты орта-
лы) лазерлерден айырмашылығы олардың орталары біртекті болады. Сондықтан
газдағы жарық сәуле аз бұрмаланады және аз шашырайды. Осының нәтижесінде
газдық лазердің сәулесінің бағыттылығы
жарықтың дифракциялық шегінің
мүмкіндігі бойынша өте жоғары болады.
Ең алғашқы газдық (гелий-неонды) лазерді 1961 жылы американ физигі
Али
Джаван (1926 ж.т.) жасаған. Бұл лазердің жұмыстық заты бейтарап
неонның (Nе) атомы болған. Бейтарап газдық лазермен салыстырғанда
иондық лазердің шығу қуаты үлкен. Иондалған газдардан лазерлік сәуле шы-
1-сызба. Гелий-неонды лазерлерде пайдаланыла-
тын неон мен гелий атомдарының жұмыстық
энергиялар деңгейлерінің сұлбасы.
Г
107
∑
ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ
202
203
ғаруды 1964 жылы американ
физигі У.Б.
Бриджес жүзеге
асырған. Осы лазердегі энер-
гиялар деңгейлері арасын-
д а ғ ы т о л ы м д ы л ы қ и н -
в е р с и я с ы э л е к т р л і к
разрядт ағы атомара лық
иондар арқылы жүзеге асы-
рылады. Иондық газдық
лазерлер физикалық зерт-
т е у л е р д е , Ж е р д і ң ж а с а н д ы с е р і к т е р і н д е о п т и к а -
лық байланыс пен локация мақсатында, технологияларда, фотобиологияда және
фотохимияда қолданылады.
Металдардың (атомдары мен иондарының) буларына негізделген газдық лазер-
лер ерекше топ құрады. Пайдалы әсер коэффициенті жоғары болуы үшін төменгі
лазерлік деңгейдің босатылуы өздігінен өтетін ауысулардың есебінен емес, атом-
дар мен молекулалардың соқтығысу нәтижесінде жүзеге асады (соқтығысуық
газдық лазерлер). Кейбір металдардың атомдары осы мақсат үшін қолайлы
жағдайда болады.
Молекулалық газдық лазерлер барынша қуатты лазерлер болып есептеледі.
Атомның немесе ионның қоздырылған бірінші деңгейінің энергиясы әдетте
иондалудың ½ энергиясына (бірнеше эВ) тең, өзге деңгейлері иондалу шегінде
ұйысып жоғары орналасатын болады. Сондықтан қоздырылудың көпшілік
үрдістері (процестері) талғамсыз болады: бірмезгілде көп деңгей қоздырылады.
Осының нәтижесінде кванттық шығу мен пайдалы әсер коэффициенті онша үлкен
болмайды.
Молекулалардың атомдардан өзгешелігі электрондық деңгейлерден өзге
энергияның тербемелі және айналмалы
энергиялық деңгейлері болады. Төменгі
тербелмелі деңгейлердің аралығы көп
жағдайда аз (10
–1
– 10
–2
эВ), сол себепті
электрондарға тиіспей тек молекулалардың
тербелістерін ғана қоздыруға бола-
ды. Көптеген молекуланың тербелмелі
деңгейлерінің бірнеше типі болады. Бірдей
типті деңгейлердің арасындағы сәуле шығару
2-сызба. Гелий-неонды лазердің сұлбасы: 1 – разрядтық
түтік; 2 – катод; 3 – капилляр; 4 – Брюстер терезесі;
5 – айна; 6 – анод.
Газдинамикалық лазердің сұлбасы: 1 –
алдыңғы камера; 2 – соплоның кризистік
қимасы; 3 – оптикалық резонатор; 4 –
диффузор; 5 – газ жолы.
Достарыңызбен бөлісу: | 
