Ugrás a tartalomhoz

Fizikai kislexikon

Patkós András (2007)

Typotex Elektronikus Kiadó Kft.

U, Ú

U, Ú

udvar

A Nap vagy a Hold körül időnként megfigyelhető fénylő gyűrű. A Nap vagy a Hold fényének a Föld atmoszférájában található részecskéken történő szóródása okozza a jelenséget. A gyűrű sugara fordítottan arányos a szóródásban részt vevő domináns részecske sugarával. Lásd még glória.

ultracentrifuga

Nagy sebességű centrifuga, melyet kolloid részecskék ülepedésének mérésére, vagy makromolekulák, például fehérjék vagy aminosavak oldatból való elválasztására használnak. Az ultracentrifugák elektromos meghajtásúak, és akár 60 000 rpm (percenkénti fordulatszám) sebességre is képesek.

ultrahangos képalkotás

Az ultrahang-technika alkalmazása képalkotásra vagy valamilyen tárgy (például a test belső részeinek) megjelenítésére. Az ultrahang-tomográfiának épp ez a célja.

Az ultrahangos képalkotásnál a piezoelektromos kristályt tartalmazó szonda ultrahangforrás és -detektor is egyben. Az ultrang frekvenciája tipikusan az 1–15 MHz nagyságrendbe esik. Az ultrahang-rezgéseket átbocsátják a testen, ahol azok két különböző típusú szövet határán visszaverődnek. A visszaérkező jelek időeltolódásából és abszorpciójából következtetni lehet a belső szervek és szövetek helyzetére és állására.

A következő ábra a modern orvostudományban alkalmazott ultrahangos vizsgálók három fő típusának jellegzetességeit láthatjuk. Az M-scanben az ultrahangot átbocsátják a beteg testén. A visszavert jel időeltolódása (időkésése) alapján következtetnek a vizsgált struktúra elhelyezkedésének mélységére. A műszer elektronikája a visszaérkező jeleket potenciálkülönbséggé alakítja át, s ezt rávezetik egy katódsugár-oszcilloszkópra. Az oszcilloszkóp időtengelye megfelel az M-scan időtengelyének. A bőr alatti struktúrák szabályos rezgései fodros nyomokat hagynak. Az M-scant gyakran használják a szívmozgás megfigyelésére. A szív láthatóságát azonban a bordák és a tüdő is korlátozza. Ezért az ultrahang-kardiográfia (UCG) nagy szakértelmet kíván.

Az A-scanben a szonda a beteg testfelületei által keltett visszhangot fogja fel és elemzi. A középső ábra jobb oldalán az A-scan blokkdiagramja látható. Az A-scan egy távolságmérő letapogató. Az a, b, c és d felületeken visszhang alakul ki. A késés alapján a felületek mélységét hatásosan meg lehet jeleníteni a körkörös képernyőn. A felületnek megfelelő tüske alakú jel magassága a visszhang mértékét mutatja. Az ismétlőgenerátor (rate generator) egyszerre indítja az ultrahangadót, a kiegyenlítő erősítőt és az órajel-generátort. A kiegyenlítő erősítőnek az a funkciója, hogy fokozza a jelerősítést, ugyanis a mélyebb struktúrákból jövő visszhang jóval gyengébb lesz. A kiegyenlítő erősítő pontosan annyit erősít a visszatérő jelen, hogy annak gyengülését kompenzálja. A vevő kimenő jelét betáplálják a katódsugárcsőbe, ami a letapogató megjelenítő egysége. Az A-scant olyan esetekben használják, amikor pontos mélységi mérésekre van szükség, például a visszhang-encefalográfiában, az agy középvonalának meghatározásában.

A B-scanben az ultrahangszonda lassan mozog a páciens teste felett, s a katódsugárcső a távolságmérés-sorozatok eredményét átmenetileg megőrzi, majd fényes pontokként megjeleníti a képernyőn. A készülék a mélységet a visszhang időkésésének mértékéből számítja ki, s a fényfolt fényessége mutatja a visszatérő jel intenzitását. A B-scan által készített kétdimenziós kép ideális a magzati fejlődés folyamatainak megfigyelésére illetve a máj, a vese, a petefészek daganatainak és egyéb elváltozásainak megfigyelésére. A B-scan az aneurizmák (az artériák megduzzadt részei) vizsgálatának is felbecsülhetetlen eszköze.

Az ultrahang a szervek vagy a véráram funkcióinak ellenőrzésére is alkalmas. Az ultrahangnak ezek az alkalmazásai a Doppler-jelenségen alapulnak. Ilyenkor az adó és a vevő elkülönül egymástól. Ilyenkor a képalkotáshoz használt impulzusok helyett folytonos ultrahangsugarat alkalmaznak. A kimenő és a visszatérő jelet elektronikus úton keverik, és a kimenetet úgy szűrik, hogy kizárólag a Doppler-eltolódás frekvenciája felerősödjön. A Doppler-eltolódás frekvenciája gyakran a hallható tartományba esik, így a kezelő a fejhallgatóban hallja a stuktúrák mozgását.

A Doppler-effektusra alapuló ultrahangos megfigyelés a véráramlás ellenőrzésére is alkalmas. A Doppler-szondát a bőrre, közvetlenül az ér fölé helyezik, a vízszinteshez képest szögben. A bőrfelszínnel párhuzamosan mozgó vér visszaveri a kibocsátott hullámokat és a képlettel számolható Doppler-eltolódást okoz, ahol a kibocsátott ultrahang frekvenciája, a véráram sebessége, pedig a hang terjedési sebessége a vérben. A vérrög okozta elzáródás (trombózis) vagy a vérlemezkék érfalra tapadása miatt előállt szűkület a Doppler-eltolódás frekvenciájának eltolódása révén azonnal felfedezhető.

Az ultrahang terápiás célokra is használható. Ilyenkor a test meghatározott régióját nagy intenzitású ultrahanggal sugározzák be. A diatermia olyan alkalmazás, amely a szövet lokális felmelegítésével enyhíti az artritiszben (meszesedésben) szenvedők izületi fájdalmait. Ezeket a kezeléseket hetente néhány alkalommal, néhány perc időtartamban, néhány W/cm intenzitás mellett alkalmazzák. Megfelelő (1000 W/cm feletti) intenzitású ultrahanggal szövetrombolást is végre lehet hajtani, például daganatos sejtekét, bár némely tanulmány szerint az ultrahang serkentheti is a tumor növekedését.

ultrahang-technika

A 20 000 Hz fölötti, tehát az emberi fül számára nem hallható nyomáshullámok tanulmányozása és alkalmazása. Az elektromos energia mechanikai energiává történő alakításában az ultrahang generátorok jelátalakítóként a piezoelektromos effektust, ferroelektromos anyagokat és a magnetosztrikciót használják. Az orvosi diagnosztikában olyan esetekben, ahol a röntgensugárzás használatának káros hatásai lennének, például terhesség esetén, ultrahang-technikát alkalmaznak. Ultrahang technológiákat az iparban is használnak fémekben levő repedések felkutatására, felületek tisztítására, részek vastagságának vizsgálatára és kolloidok képzésére.

ultraibolya-mikroszkóp

Olyan mikroszkóp, amelynek lencséi és lemezei kvarcüvegből vannak, s a tárgyat ultraibolya fénnyel világítja meg. A látható fénynél rövidebb hullámhosszú sugárzás következtében az ultraibolya mikroszkóp felbontóképessége jobb, mint a hagyományos mikroszkópé, kisebb tárgyak, apróbb részletek is megfigyelhetők. A mikroszkóp által alkotott képet fényképezőlemez vagy képfeldolgozó segítségével teszik láthatóvá.

ultraibolya sugárzás (UV)

Olyan elektromágneses sugárzás, amelynek hullámhossza a lila fény és a nagy hullámhosszú röntgensugarak közé esik, azaz 400 nanométertől és 4 nm-ig változhat. A 400–300 nm tartományban a sugárzást közeli ultraibolya sugárzásnak nevezik. A 300–200 nm tartományban a sugárzást távoli ultraibolya sugárzásnak nevezik. A 200 nm alatti tartományt extrém ultraibolya vagy vákuum ultraibolya sugárzásnak nevezik, mivel a levegőben található oxigén abszorpciója miatt vákuum berendezések szükségesek a kísérletekben. A Nap nagy mennyiségű UV sugárzást bocsát ki, de csak a közeli ultraibolya sugárzás éri el a Föld felszínét, mivel a légkör ózonrétege minden 290 nanométer alatti hullámhosszú sugárzást elnyel. A bőrre kifejtett hatása alapján az ultraibolya sugárzást három osztályba soroljuk. Ez a három tartomány az

UV-A (320-400 nm),

   

UV-B (290-320 nm),

   

UV-C (230-290 nm).

   

A legnagyobb hullámhosszú tartomány, az UV-A, nem ártalmas normális dózisban és bizonyos bőrpanaszok, mint például pikkelysömör, kezelésére használják a klinikai gyakorlatban. Használják továbbá emberi szervezetben a D-vitamin előállításának előidézésére olyan betegeknél, akik allergiások a D vitamin készítményekre. Az UV-B sugárzás hatására bőr kipirul, vörös lesz, amelyet később barnulás, pigmentáció követ. Hosszan tartó UV-B sugárzás a bőr súlyos felhólyagosodásához vezethet. A legkisebb hullámhosszú UV-C különösen káros. Kutatók azt állítják, hogy a rövid hullámhosszú ultraibolya sugárzás bőrrákot okoz, és a betegség kialakulásának veszélye a földi légkör ózonrétegének csökkenésével együtt növekedett.

A gyakorlati felhasználásra szolgáló UV sugárzást különböző típusú higanygőz-lámpákkal állítják elő. A közönséges üveg elnyeli az UV sugárzást, ezért az UV tartományban használt lencséket és prizmákat kvarcból készítik.

ultramikroszkóp

Olyan mikroszkóp, amelynek működése a Tyndall-jelenségen alapul, és olyan részecskéket is megmutat, amelyek közönséges optikai mikroszkópon keresztül nem fedezhetők fel. Kolloidrészecskéket, füstöt szuszpendálnak egy sötét hátterű, folyadékot vagy gázt tartalmazó tartályban, majd a tartályt egy erős fénykúppal világítják meg oldalról úgy, hogy a fénykúp csúcsa a látómezőben legyen. A részecskék diffrakciósgyűrű-rendszereket okoznak, amelyek a sötét háttér előtt fehér pettyekként tűnnek fel.

ultranagy-frekvencia (UHF)

A hertzes rádiófrekvencia-tartomány, azaz a 10 cm és 1 m közötti hullámhossztartomány.

únió

Lásd halmaz.

unipoláris generátor

Egyszerű elektromos generátor, amely egy mágnes két pólusa között forgó fémkorongból áll. A korong tengelyéhez és kerületéhez csatlakozókat érintenek. Forgás közben sugárirányú elektromotoros erő indukálódik. A korongot állandó szögsebességgel forgatva a berendezés állandó egyenáramot generál, ilyen típusú generátorokat bizonyos specializált alkalmazásokban használnak. Egyszerű motorként is használható, ha kívülről egyenáramot kapcsolunk a berendezésre. Ilyen típusú (Barlow-kerék néven ismert) eszközt 1822-ben készített elsőként Peter Barlow (1776–1862) fizikus. Ennek egy csillag alakú korongja volt, a csillag csúcsai éppen beleértek egy higanyfürdőbe, amely az elektromos kapcsolatot biztosította. Michael Faraday forgó korongos generátort használt a kísérleteiben, az eszközt időnként Faraday-féle korongnak is nevezik.

unitér transzformáció

Az alakú transzformáció, ahol egy operátor, unitér mátrix, pedig ennek inverze. Unitér mátrix esetén, ha a mátrix sorait és oszlopait megcseréljük, és a komplex konjugáltját vesszük – jelölése (elnevezése: az mátrix adjungáltja) – akkor ez megegyezik az mátrix inverzével, vagyis . Az unitér transzformáció inverze önmaga is unitér transzformáció. Az unitér transzformációknak fontos szerepe van a kvantummechanikában. A kvantummechanikai állapotok Hilbert tér formalizmusában az unitér transzformációk a Hilbert tér koordinátatengelyeinek az elforgatását jelentik. így az unitér transzformációk nem változtatják meg az állapotvektorokat, ezzel szemben az állapotvektorok egyes komponensei megváltoznak a tengelyek elforgatásának megfelelően (passzív interpretáció).

univerzális motor

Lásd villanymotor.

univerzalitás

Lásd fázisátalakulás.

Unruh effektus

A William Unruh által 1976-ban megjósolt jelenség, miszerint egy gyorsuló test olyannak tűnik, mintha nemzérus hőmérsékletű részecskék felhője venné körül, ahol a hőmérséklet a test gyorsulásával arányos. Nem gyorsuló megfigyelő esetén a vákuumállapot a zérusponti fluktuációk torzulása következtében különbözik egy gyorsuló megfigyelő vákuumállapotától. Ennek az effektusnak a következménye az Unruh rugárzás. Az effektus igen kicsi és kísérletileg még nem bizonyított.

urán

Vegyjele U. Fehér színű, radioaktív, fémes, az aktinidák csoportjába tartozó elem; rendszáma 92, relatív atomtömege 238.03, sűrűsége 19.05 g/cm ( C-on), olvadáspontja C, forráspontja C. A természetben uránoxid formájában fordul elő, melyből a fémet ioncserélő folyamattal vonják ki. Három természetes izotópja fordul elő: az urán-238 (99.28%), az urán-235 (0.71%) és az urán-234 (0.006%). Mivel az urán-235 lassú neutronok hatásására maghasadást szenved, így a nukleáris reaktorok fűtőanyagaként valamint a nukleáris fegyverekben használják. Az uránt M. H. Klaproth (1743–1817) fedezte fel 1789-ben.

urán-ólom kormeghatározás

A kormeghatározás módszereinek bizonyos kőzetek esetén alkalmazható csoportja, melyek az urán-238 radioizotópnak ólom-206-ra való bomlásán (felezési ideje év) illetve az urán-235 radioizotópnak ólom-207-re való bomlásán (felezési ideje év) alapulnak. Az urán-ólom kormeghatározás egyik módszere a kőzetben a befogott hélium mennyiségének és a kőzetben található jelenlegi urán mennyisége arányának megmérésén alapul (mivel az nyolc alfa-részecskét eredményez). Egy másik módszer a kőzet korának meghatározására, hogy megmérjük a kőzetben a jelenlegi radioaktív eredetű ólom ( ), és a nem radioaktív eredetű ólom arányát. Ezek a módszerek megbízható eredményeket adnak év esetén. Lásd kormeghatározási módszerek.

urán sor

Lásd radioaktív bomlási sorozatok.

URL

Lásd World Wide Web.

USB-eszköz

Általánosságban valamilyen tárolóeszköz, amelyet egy speciális csatlakoztatón (USB-, azaz Universal Serial Bus-porton) keresztül lehet csatlakoztatni a számítógéphez. Ezt a megjelölést főképpen mégis kicsi, hordozható, műanyag tokozással ellátott tárakra használják. Ezeknek az eszközöknek többféle elnevezése is van, amelyek mind a fizikai méretükre utalnak – thömb drájv, pen drájv, keyring drájv. Kapacitásuk már gigabájt nagyságrendű, a modern személyi számítógépek külön meghajtóprogram nélkül felismerik őket, kiegészítő tárként használhatók. Ezeket a tárolóeszközöket növekvő mértékben használják adatmentésre, adatátadásra, fényképek vagy MP3-fájlok stb. tárolására stb.

utózengési idő

Az ahhoz szükséges idő, hogy egy hang energiasűrűsége a -szor nagyobb értékről a hallhatósági küszöb alá, azaz 60 decibellel csökkenjen. Ez az előadótermek egy fontos jellemzője. Az optimális érték az előadóterem lineáris méretével arányos.

UV (UI)

Lásd ultraibolya sugárzás.