РЕФЕРАТЗ фізики твердого ТІЛ
Довгий годинуздавалося, Що найцікавіше у фізіці - ції Дослідження мікросвіту и мікрокосмосу.Саме там намагаліся знайте відповіді на найважліві, фундаментальні питання, Щопояснюють устрій НАВКОЛИШНЬОГО світу. А зараз утворівся Третій фронт досліджень- Вивчення твердих тіл.
Чому ж такВажливим досліджуваті тверді тіла?
Велічезну роль,Звичайний, грає десь практична діяльність людини. Тверді тіла - ції метали идіелектрікі, без якіх немісліма електротехніка, це - напівпровіднікі, Що лежатив Основі сучасної електроніки, магніті, прежде провіднікі, конструкційніматеріали. Словом, можна стверджуваті, Що науково-технічний прогрес значниймірою заснованій на вікорістанні твердих тіл.
Альо НЕ Тількипрактична сторона справи Важливим при їх вівченні. Сама внутрішня Логікарозвітку науки - фізики твердого тіла - привела до розуміння Важливим Значенняколективних властівостей великих систем.
твердих ТілоСкладається з мільярда частінок, які взаємодіють Між собою. Це обумовлює з'явитьсяПевного порядку в сістемі и особливая властівостяхвсієї кількості мікрочасток. Так, колектівні Властивості електронів визначаються електропровідність твердий тіл, а здатність тілапоглінаті тепло - теплоємність - поклади від характеру колективних коливань атомів при тепловому Русі. КолектівніВластивості пояснюють ВСІ Основні закономірності поведінкі твердих тіл.
Структура твердихтіл багатообразні. Проти з можна розділіті на два Великі класи: кристали иаморфні тіла.
Крістал - ціїтверді тіла, атоми або молекули якіх займають певні, впорядковані положення впросторі .Тому кристали мают плоскі Грані. Наприклад крупинка звічайної куховарськоїсолі має плоскі Грані, складові Один з одним Прямі кути (Мал. 1). Це можнавідмітіті, розглядаючі Сіль за допомог шквар. Строга періодічність в розташуванніатомів приводити до Збереження порядку на великих відстанях (у такому разіговорять, Що є дальній порядок). А як геометрично правильна форма сніжінкі! Уній кож відбіта геометрична правільність внутрішньої Будови крісталічноготвердого тіла - льоду.
проти, правильназовнішня форма не єдиний І не навіть найголовнішій наслідок впорядкованоїБудови кристалу. Головне - Це залежність фізічніх властівостей відВибраного в крісталі напряму . Дерло за все впадає в очі різна механічнаміцність крісталів по різніх безпосередньо. Наприклад шматок слюди легкорозшаровується в одному з напрямів на тонкі пластинки, альо розірваті Його внапрямі, перпендикулярному пластинках, набагато важче. Так само легкорозшаровується в одному напрямі кристал графіту. Колі ві пишете олівцем, такерозшарування відбувається безперервно и тонкі шари графіту залішаються напапері. Це відбувається ТОМУ ЩО крісталічна решітка графіту має шаруватуструктуру. Шарі утворені поряд паралельних сіток, Що складаються з атоміввуглецю. Атомі розташовуються у вершинах правильних шестікутніків. Відстань Між кулямипорівняно велика - Зразковий в два рази Більше, Ніж довжина Сторонишестікутніка, тому зв'язки Між кулями Менш міцні, чім зв'язки усередіні них.Багато крісталів по-різному проводять теплоту и електричних струм в різніхбезпосередньо. Від напряму залежався и Оптичні Властивості крісталів. Так, кристалкварцу по разному заломлює світло залежних віднапряму падаючіх на нього променів.
Залежністьфізічніх властівостей від напряму усередіні кристалу назівають анізотропією . Всі крісталічні тіла анізотропні.
Крісталічну структурумают метали. Саме метали переважно використовуються у Сейчас годину для виготовлення знарядь праці, різніхмашин и механізмів.
ЯКЩО узятіпорівняно великий шматок металу, то на Перший погляд Його кристалічна структура ніяк НЕ віявляється Ні взовнішньому вігляді Шматко Ні в Його фізічніх властівостях. Метали в звичайнийстані НЕ віявляють анізотропії.
Праворуч тут втого, Що метал зазвічай Складається з велічезної кількості зрощеніх Один зодним кристаликів. Під мікроскопом або навітьза допомог шквар їх неважко розглянуті, особливо на свіжому зламі металу. Властивостішкірного кристалу залежався від напряму, альо кристали орієнтовані по відношенню один до одного безладно. У результаті воб'ємі, Що однозначно перевіщує об'єм окремого крісталів ВСІ напрями усередініметалів рівноправні и Властивості металів однакові поВсіх безпосередньо.
твердих Тіло, ЩоСкладається з Великої кількості маленьких крісталів, назівають МОНОКРИСТАЛІВ.
Дотрімуючі Великіобережності, можна виростити металева кристал великих розмірів - монокристалів.У звичайний умів полікрісталічне Тіло утворюється в результаті того, Щозростання багатьох крісталів, Що Почаїв, продовжується до тих пір, Поки смородуНЕ приходять в Зіткнення Один з одним, утворюючі єдине Тіло.
До полікрісталам відносяться НЕ Тільки метали. Шматок цукри, Наприклад, кожмає полікрісталічну структуру.
Більшістькрісталічніх тіл - полікрісталі, оскількі смороду складаються з безлічі зрощеніхкрісталів. Одіночні кристали - монокристалів мают правильно геометричних форм,и їх Властивості Різні по різніх безпосередньо (анізотропія).
Не всі твердітіла - кристали. Існує безліч аморфних тіл. Чім смороду відрізняються відкрісталів?
У аморфних тілНемає строгого порядку в розташуванні атомів. Тільки найбліжчі атоми - сусіді розташовуються в Деяк порядку. Альо строгою направленостіпо Всім навпростець одного и того ж елементу структури, Яка характерна длякрісталів в аморфних тілах, Немає.
Часто одна и та жречовіна Може знаходітіся Як у кристалічному, так и в аморфному стані. Наприклад, кварц SiO2, Може буті Як у кристалічній, так и в аморфній формі (кремнезем).Крісталічну форму кварцу схематично можна представіті у вігляді правильних шестікутніків. Аморфна структура кварцу кож має такий вигляд, альо неправільноїформува. Разом з шестікутнікамі в ній зустрічаються п'яти и семікутнікі.
У 1959 р. АнглійськийФізик Д. Бернал провів цікаві досліді: Він узяв Багато маленьких пластіліновіхкульок однаково розміру, обвалявши їх в крейдяній пудрі и спресував у великийком. В результаті кульки деформуваліся в многогранники. Віявілось, Що при цьомуутворюваліся переважно п'ятікутні Грані, а многогранники в Середне малі 13,3граней. Отже якійсь порядок в аморфних речовінах Безумовно є.
Властивостіаморфних тіл
Всі аморфні тілаізотропні, тобто їх фізічні Властивості однакові по Всіх безпосередньо. До аморфнихтіл відносяться скло, смола, каніфоль, цукровий льодянік и ін.
При зовнішніхдіях аморфні тіла віявляють одночасно пружні Властивості, подібно до твердихтіл, и текучість, подібно рідіні. Так, при короткочасніх діях (ударах) смородуповодять Як тверді тіла и при сильному ударі розколюються на шматки. Альо приДуже трівалій дії аморфні тіла течуть. Простежімо за шматком смоли, Який лежитьна гладкій поверхні. Поступово смола по ній розтікається, і, який чім Вище температура, тім швідше Це відбувається.
Атомі абомолекули аморфних тіл, подібно до молекул Рідини, мают Певний час "осілому життю"- Година Коливань Біля положення рівноваги. Альо в відрізняю від рідін Це годину у них вельми великий. Так, для вару при t =20oC час "осілого життя" 0,1 с.У цьому відношенні аморфні тіла блізькі до крісталічніх, оскількі перескокиатомів з одного положення рівноваги в Інше відбуваються рідко.
Аморфні тіла принизьких температурах по своїх властівостях нагадують тверді тіла. Текучістюсмороду Майже НЕ володіють, альо у міру підвіщення температури поступоворозм'якшуються и їх Властивості все більш и більш набліжаються до властівостейрідін. Це відбувається тому, Що Із зростанням температури поступово частішають перескоки атомів з одногоположення в Інше. Певної температури тіл у аморфних тіл, на відмінувідкрісталічніх, Немає.
Фізикатвердого тіла .Людство Завжди вікорістовувало и вікорістовуватіме тверді тіла. Альо...
