Açıq rezonator və açıq sistemlər

Açıq rezonator — güzgülər toplusundan yaranan rəqs sistemidir, burada güzglərin ölçülərindən və onların arasındakı məsafədən dəfələrlə kiçik olan λ dalğa uzunluqlu zəif sönən eletromaqnit rəqslər saxlanıla bilər. İlk açıq rezonator iki paralel müstəvi güzgülər şəklində 1958-ci ildə A. M. Proxorov, sonra amerika alimləri R. Dikke, A. Z. Şavlov və Ç. Tauns təklif etmişdir. Eyni ölçülü qapalı həcmli rezonatorlar ilə müqayisədə açıq rezonator xüsusi tezlikli daha seyrək spektrə malikdir. BU spektrə xüsusi ayirdedici elementlər daxil etməklə, yaxud güzgülərə forma seçməklə asanlıqla spektrin əlavə seyrəlməsini reallaşdırmaq olar. Açıq rezonator dalğa uzunluğu, optik, millimetr və submillimetr diapazonli cihazlarda yüksək möhkəmli sistem kimi tətbiq olunur.

Açıq Sistemlər

Açıq sistemlər ətraf mühitlə maddə, enerji və implusla mübadilə edən termodinamik sistemlərdir. Açıq sistemlərin ən mühüm növünə kimyəvi reaksiyaların fasiləsiz ötüb-keçdiyi kimyəvi sistemlər aidir (xaricdən reaksiya göstərən maddə daxil olur, reaksiyanın məhsulları isə xaric olunur). Bioloji sistemlərə, canlı orqanizimlərə də açıq sistemlər kimi baxmaq, orqanizmlərə də həmçinin açıq sistemlər kimi baxmaq olar. Canlı orqanizmlərə belə yanaşma onların inkişaf və həyat-fəaliyyəti proseslərinin qeyr-taraz proseslərin termodinamikası, fiziki və kimyəvi kinetikanın qanunları əsasında tədqiq olunmasına imkan verir. Açıq sistemlərin xassələri termodinamik tarazlıq halının lap yaxınlığında təsvir olunur. Əgər açıq sistemlərin termodinamik tarazlıqdan meyli kiçikdirsə, onda qeyri-taraz halı taraz halın parametrləri ilə xarakterizə etmək olar; temperatur, sistemin komponentlərinin kimyəvi potensialları və s. ilə (ancaq bütün sistem üçün olan sabitlərlə yox, koordinat və zamandan asılı olanlar ilə). Tarazlıq halında olan sistemlərdəki kimi açıq sistemlərin inamsızlıq dərəcəsi entrpiya ilə xarakterizə olunur. Açıq sistemlərin qeyri-taraz halda entropiyası, entropiyanın additivliyinə görə sistemin yerli tarazlıqda olan ayrı-ayrı kiçik elementlərinin entropiyasının cəmi kimi təyin olunur. Termodinamik parametrlərin onların tarazlıq qiymtələrindən (termodinamik qüvvələr) meyli sistemə enerji və madə axınına səbəb olur. Köçürmə prosesləri sistemin entropoyasının artmasına (entropiya istehsalına) gətirib çıxarır. Termodinamikanın ikinci qanuna görə qapalı təcrid olunmuş sistemdə entropiya böyüyərək, özünün tarazlıq maksimum qiymətinə çatmağa, entropiya istehsalı isə sıfra düşməyə çalışır. Qapalı sistemdən fərqli olaraq açıq sistemlərdə sistemdən çıxarılmalı olan sabit entropiya istehsalı zamanı sabit entropiyalı stasionar hallar da mümkündür. Stasionar hal kimyəvi reaksiyaların sürətlərinin sabitliyi və cavabdeh maddələrin və enerjinin köçürülməsi ilə xarakterizə olunur. Belə "axarlı tarazlıq"-da açıq sistemlərdə entropiya istehsalı minimum olur (Priqojin teoremi). Stasionar qeyri-taraz halın açıq sistemlərin termodinamikasında oynadığı rol tarazlı termodinamik proseslərdə təcrid olunmuş sistemlər üçün termodinamik tarazlığın rolu ilə eynidir. Belə halda açıq sistemlər entropiyası sabitliyin saxlasa da (entropiyanın istehsalı onun çıxması ilə kompensə olunur), entropiyanın bu stasionar qiyməti onun maksimumuna uyğun gəlmir (qapalı təcrid olunmuş sistemdən fərqli olaraq). Açıq sistemlərin daha maraqlı xassələri qeyri-xətti proseslərdə aşkara çıxır ki, bu da açıq sistemlərdə dayanıqlı qeyri-taraz (o cümlədən stasionar) halların həyata keçməsi ilə əlaqələndirilir; bunlar termodinamik tarazlıq hallarından çox uzaqdılar və dissipativ adlanan müəyyən fəza və ya zaman nizamlılığı (quruluş) ilə xarakterizə olunurlar, belə ki, onun mövcudluğu əhatə mühiti ilə maddə və enerjinin arakəsilməz mübadiləsini tələb edir. Açıq sistemlərdə qeyri-xətti proseslər və quruluşun yaranma mümkünlüyü kimyəvi kinetika tənlikləri əsasında tədqiq olunur; sistemdə kimyəvi reaskiyaların sürətinin təsirə cavabverən maddələrin verilmə və reaksiya məhsullarının ayrılma sürətlərinin balansı. Açıq sistemlərdə reaksiyaların fəal məhsullarının və ya istiliyin toplanması onların avtorəqs rejiminə (öz-özünü təmin edən gətirib çıxara bilər. Bunun üçün sistemdə müsbət əks əlaqənin həyata keçirilməsi lazımdır: reaksiyanın sürətləndirilməsi ya onun məhsulunun (kimyəvi avtokataliz), ya da reaskiya zamanı ayrılan istiliyin təsiri ilə həyat keçirilir. Açıq sistemlərin nəzəriyyəsi ümumi sistem nəzəriyyəsinin istiqamətlərindən biridir;buna misal:kibernetikada informasiyanın işlənmə sistemləri, nəqliyyat düyünləri, enerji təchizatı sistemləri və s.aiddir. Bu sistemlər termodinamik sistemlər olmasalar da, lakin ümumi balans tənliklər sistemləri ümumi halda qeyri-xətti və fiziki-kimya və bioloji açıq sistemlərin oxşar analoji tənlikləri ilə təsvir olunurlar. Bütün oxşar sistemlər üçün idarəolunmanın və optimal işlənmənin ümumi problemləri mövcuddur.

İstinadlar

• Д.Н.Зубарев, "Неравновесная статистическая термодинамика",М.1971

• Д.А.Франк–Каменецкий, "Диффузия и теплопередача в химической кинетике",2 изд., М.1967

• П.Гленсдорф И.Пригожин, "Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций",пер.с англ., М.1973

• Э.Шредингер, "Что такое жизнь? С точки зрения физика",пер.с англ.,2 изд.,М.1972;

• А.Г. Пасыныкий, "Биофизическая химия", М.1963

• М. В.Волькенштейн, "Биология и физика","УФН",1973,т.109,в.3