Большая Советская Энциклопедия (РА)

Основными параметрами Р. являются разрешающая способность по частоте Df_p и чувствительность. В Р. с фильтровыми анализаторами Df_p определяется шириной полосы частот, пропускаемых узкополосным фильтром. В зависимости от ширины наиболее узких деталей исследуемого спектра значения Df_p составляют от 10² до 10⁶гц. Чувствительность Р. определяется формулой DР =

, где DР — минимальная измеряемая мощность, осреднённая в полосе Df_p, a — коэффициент порядка единицы, Р — суммарная мощность шумов приёмника и принимаемого излучения, Т — время интегрирования выходных сигналов, выраженное в сек. Для повышения чувствительности Р. применяются малошумящие квантовые или параметрические усилители и длительное (до нескольких часов) интегрирование выходных сигналов.

Лит.: Дрейк Ф. Д., Радиоастрономические приемники и их калибровка, в книге: Телескопы, пер. с англ., М., 1963; Рыжков Н. Ф., Аппаратурные методы радиоспектроскопии межзвёздной среды, «Астрофизические исследования», 1974, т. 6.

Н. Ф. Рыжков.

Радиоспектроскопия

Радиоспектроскопи'я, совокупность методов исследования строения вещества, а также физических и химических процессов в нём, основанных на резонансном поглощении радиоволн. Р. изучает вещество в твёрдом, газообразном и жидком состояниях. Ряд исследований структуры атомов и молекул осуществлен с помощью молекулярных и атомных пучков, когда взаимодействие между частицами практически отсутствует. Р. отличается от оптической спектроскопии,инфракрасной спектроскопии и мёссбауэровской g-спектроскопии (см. Мёссбауэра эффект) малыми энергиями поглощаемых квантов. Это позволяет изучать тонкие взаимодействия в веществе, вызывающие очень малые расщепления энергетических уровней. Кроме того, в Р. при одновременном облучении вещества радиоволнами нескольких различных резонансных частот можно изменять относительную населённость уровней энергии и наблюдать переходы, замаскированные обычно побочными взаимодействиями.

В Р. существует несколько обособленных направлений.

Микроволновая спектроскопия исследует переходы между уровнями энергии, обусловленными: либо вращательными движениями молекул, обладающих постоянным дипольным электрическим моментом; либо тонкой структурой колебательных уровней, вызванной инверсными движениями в молекулах типа аммиака (см. Молекулярный генератор); либо тонкой структурой вращательных уровней, связанной с взаимодействием квадрупольных моментов ядер с неоднородными молекулярными электрическими полями. Т. к. в жидкости и твёрдом теле свободное вращение молекул заторможено, то в микроволновой Р. исследуются газы. Резонансное поглощение обычно наблюдается в диапазоне частот 10¹⁰—10¹¹гц (микроволны).

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение радиоволн, обусловленное переходами между уровнями энергии, возникающими при взаимодействии магнитных моментов ядер с внешним магнитным полем Н. Частота этих переходов w =  gН, где g — отношение магнитного момента ядра к его спину. В поле Н = 10⁴гс ЯМР наблюдается в интервале частот 1—50 Мгц. Линии ЯМР уширяются и расщепляются из-за взаимодействия ядер друг с другом и с электронными оболочками (спектр ЯМР). В твёрдых телах спектр ЯМР в основном обусловлен прямым взаимодействием между магнитными дипольными моментами ядер, а для ядер со спином I > ¹/₂ также взаимодействием их электрического квадрупольного момента с неоднородными электрическими молекулярными и кристаллическими полями. Эти магнитные переходы наблюдаются и в отсутствии внешнего магнитного поля (ядерный квадрупольный резонанс, ЯКР). Ширина спектральной линии ЯМР в твёрдом теле около 10⁴гц (ЯМР низкого разрешения). В жидкости и газе тепловое движение частиц усредняет указанные взаимодействия, линия ЯМР резко сужается, например до 10^{– 2} гц в чистых органических жидкостях (ЯМР высокого разрешения). Спектр в этом случае определяется магнитными полями электронных оболочек и косвенным взаимодействием между ядерными спинами (через электронные оболочки).

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — резонансное поглощение радиоволн, обусловлено переходами между уровнями, возникающими при взаимодействии с внешним магнитным полем Н магнитных моментов неспаренных электронов атомов, ионов и свободных радикалов, а также магнитных моментов носителей тока в металлах и полупроводниках. Частота ЭПР пропорциональна внешнему полю, например при Н = 10⁴ гс w ~ 10¹⁰—10¹¹гц. Линии ЭПР расширяются и расщепляются из-за взаимодействия электронов с внутренними полями в кристаллах, с электронным окружением в свободных радикалах и с электронами проводимости в металлах и полупроводниках. Это приводит к появлению спектра ЭПР. Дополнительное расщепление спектральной линии ЭПР может происходить из-за взаимодействия электронов с ядрами, обладающими магнитными моментами.

Циклотронный резонанс (ЦР) наблюдается в металлах и полупроводниках, помещенных в магнитное поле Н, при совпадении частоты волны с циклотронной частотой носителей тока. Он обусловлен переходами между орбитальными уровнями электронов проводимости, образованных их взаимодействием с полем Н. Спектр ЦР в металлах определяется энергетическим спектром электронов проводимости в полупроводниках, зонной структурой, концентрацией, подвижностью и эффективной массой электронов и дырок.

Ферромагнитный резонанс (ФР), ферримагнитный резонанс и антиферромагнитный резонанс (АФР). В магнитоупорядоченных средах наблюдается резонансное поглощение радиоволн, связанное с коллективным движением магнитных моментов электронов. Диапазон резонансных частот обычно 10¹⁰—10¹³гц. Спектр определяется взаимодействием электронов с внешним магнитным полем, анизотропией и размагничивающими факторами, а в антиферромагнетиках также обменным взаимодействием.

Методы Р. используются для изучения структуры молекул и характера молекулярного движения в жидкостях и твёрдых телах, химической кинетики, механизма химических реакций, зависимости реакционной способности от молекулярного и стереохимического строения (ЯМР, ЭПР), энергетического спектра и свойств полупроводников металлов (ЯМР, ЭПР, ЦР), а также магнетиков (ФР) и антиферромагнетиков (АФР), биологических процессов и физиологически активных веществ (ЯМР, ЭПР). ЯМР, ЭПР применяются для контроля и управления химико-технологическими процессами. Приборы для исследования спектров ЭПР, ЯМР и др. называются радиоспектроскопами или радиоспектрометрами.

Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б, М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л., Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения, пер. с англ., М., 1969; Абрагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1968.

А. М. Прохоров.

Радиоспорт

Радиоспо'рт, технический вид спорта, включающий различные комплексные соревнования с использованием приёмной и передающей радиоаппаратуры в сочетании с общефизическими упражнениями. В современной программе Р.: соревнования по радиосвязи на КВ и УКВ, скоростному приёму и передаче радиограмм, «охота на лис» (поиск при помощи приёмников-пеленгаторов 3—5 маломощных коротковолновых и ультракоротковолновых замаскированных радиопередатчиков — «лис»), многоборье радистов (приём и передача радиограмм, спортивное ориентирование на трассе, обмен радиограммами в радиосети из 3 радиостанций).

Соревнования радиосвязи на КВ стали регулярно проводиться после создания в 1925 Международного радиолюбительского союза (в США, Великобритании, Франции, скандинавских странах; в СССР — с 1927). Первые соревнования по радиосвязи на УКВ в СССР проведены в 1931, по скоростному приёму и передаче радиограмм — в 1940 (за рубежом — после 2-й мировой войны 1939—45). Многоборье радистов зародилось в Польше в конце 50-х гг. и в СССР в 1961, «охота на лис» — в США в 40-е гг. и в СССР в 1957. Крупнейшие международные соревнования по Р.: чемпионаты мира по радиосвязи на КВ (с 1925) и Европы по радиосвязи на УКВ (с 1956, ежегодно), чемпионат Европы по «охоте на лис» (с 1961, 1 раз в 2 года). Соревнования по приёму и передаче радиограмм и многоборью организуются только в социалистических странах. Федерация Р. СССР создана в 1959, в 1962 вступила в Международный радиолюбительский союз. С 1958 Р. входит в программу всесоюзных спартакиад по военно-техническим видам спорта, с 1967 — в программу спартакиад народов СССР. С 1962 Р. включен в Единую всесоюзную спортивную классификацию, с этого года регулярно проводятся чемпионаты страны; ежегодно разыгрываются первенства союзных республик, различных ведомств и спортивных обществ.