В термодинамике абсолютная температура Т определяется через обратную величину 1/Т , равную производной энтропии S по средней энергии системы при постоянстве остальных параметров х :
Из (2) следует, что О. т. означает убывание энтропии с ростом средней энергии. Однако О. т. вводится для описания неравновесных состояний, к которым применение законов равновесной термодинамики носит условный характер.
Пример системы с О. т.— система ядерных спинов в кристалле, находящемся в магнитном поле, очень слабо взаимодействующих с тепловыми колебаниями кристаллической решётки , то есть практически изолированной от теплового движения. Время установления теплового равновесия спинов с решёткой измеряется десятками минут. В течение этого времени система ядерных спинов может находиться в состоянии с О. т., в которое она перешла под внешним воздействием.
В более узком смысле О. т.— характеристика степени инверсии населённостей двух выбранных уровней энергии квантовой системы. В случае термодинамического равновесия населённости N1 и N2 уровней E1 и E2 (E1 < E2 ), т. е. средние числа частиц в этих состояниях связаны формулой Больцмана:
где Т —
абсолютная температура вещества. Из (3) следует, что N2
< N1
. Если нарушить равновесие системы, например воздействовать на систему монохроматическим электромагнитным излучением, частота которого близка к частоте перехода между уровнями: w21
= (E2
— E1
)/
Несмотря на формальный характер этого определения, оно оказывается в ряде случаев удобным, например позволяет описывать флуктуации в равновесных и неравновесных системах с О. т. аналогичными формулами. Понятием О. т. пользуются в квантовой электронике для удобства описания процессов усиления и генерации в средах с инверсией населённости.
Лит.: см. при статьях Квантовая электроника , Квантовый усилитель .
Д. Н. Зубарев.
(обратно)Отрицательное сопротивление
Отрица'тельное сопротивле'ние , отрицательное дифференциальное сопротивление, свойство некоторых элементов электрических цепей, выражающееся в уменьшении падения напряжения U на них при увеличении протекающего тока I (или наоборот). О. с. характеризуется величиной:
R_ = (DU/ DI ) < 0.
Элемент с О. с. не потребляет электрическую энергию, а отдаёт её в цепь, т. е. является активным элементом. Это происходит за счёт входящего в его состав какого-либо источника, пополняющего запас энергии цепи.
О. с. может осуществляться лишь в некоторой области значений токов и напряжений, за пределами которой (DU/ DI ) < 0. О. с. указывает на наличие падающего участка на вольтамперной характеристике элемента.
Природа О. с. у различных активных элементов разнообразна (см., например, Туннельный диод , Ганна диод и др.). Если абсолютная величина О. с. элемента меньше суммы положительных сопротивлений остальных элементов цепи, то его роль сводится к частичной компенсации потерь в цепи. Если же О. с. превышает эту сумму, то это означает, что состояние цепи неустойчиво и возможен переход в другое состояние устойчивого равновесия или возникновение колебаний (см. Генерирование электрических колебаний ).
В. В. Мигулин.
Рис. к ст. Отрицательное сопротивление.
(обратно)Отрицательные формы рельефа
Отрица'тельные фо'рмы релье'фа , относительно пониженные (вогнутые) формы земной поверхности, лежащие ниже среднего гипсометрического (барометрического) уровня определённой области суши (например, низменность, долина реки) или морского дна. Контуры О. ф. р. зависят от выбора этого среднего уровня.
(обратно)Отрицательные числа
Отрица'тельные чи'сла , действительные числа, меньшие нуля, например —2; —0,5; —p и т. п. См. Число .
(обратно)