December 10 2016 05:00:50
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Кристаллические твердые тела
Физические основы информации
  1. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка кристалла. Трансляционная симметрия кристалла. Классификация трехмерных кристаллических решеток.

  2. Виды связей атомов, молекул и ионов в кристаллах. Энергия связи.

  3. Модель сплошной среды. Обратимые упругие деформации. Закон Гука для деформации всестороннего сжатия и сдвига. Предел упругости. Необратимые пластические деформации. Предел прочности.

  4. Упругие волны. Продольные и поперечные волны. Скорость упругих волн.

  5. Тепловые колебания кристаллов. Молярная теплоемкость. Классическая теория теплоемкости кристаллов. Закон Дюлонга и Пти.

  6. Квантовая теория теплоемкости Эйнштейна. Поведение теплоемкости вблизи абсолютного нуля.

  7. Теория Дебая. Температура и частота Дебая.


Все твердые тела можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся кристаллы, где атомы, молекулы или ионы распределены в пространстве строго периодически. Кристаллы обладают анизотропией, т. е. их физические свойства зависят от направления. При этом кристаллические тела имеют определенную температуру плавления. К второй группе относятся аморфные твердые тела, где атомы, молекулы или ионы расположены в пространстве не строго периодически: наблюдается только ближний порядок и отсутствует дальний порядок. В этом плане аморфные тела сходны с жидкостями. Физические свойства аморфных тел не зависят от направления. Аморфные твердые тела не имеют определенной температуры плавления и при нагревании переходят в жидкое состояние постепенно.

Кристаллическая структура соответствует минимуму потенциальной энергии взаимодействия частиц, образующих эту структуру. Это взаимодействие частиц имеет кулоновскую природу, при этом различают четыре типа связей: 1) ковалентная связь с энергией связи img381 (алмаз, кремний, германий), 2) ионная связь с энергией связи img382 (поваренная соль), 3) металлическая связь с энергией связи img383 (металлы), 4) ван-дер-ваальсовая связь с энергией связи img384. Различия между типами связей обусловлены спецификой движения внешних (валентных) электронов атомов, молекул и ионов.

Структурным элементом кристалла является элементарная ячейка, образованная тремя векторами img385 и img386, выходящими из одной точки.




                    img387

                             img388

                              img389

Начала и концы этих базисных векторов определяют положения частиц, формирующих элементарную ячейку кристалла. Весь бесконечный кристалл может быть построен путем трансляции элементарной ячейки на вектор трансляции

img390                                                                                           (II.7.1)

где img391. Совокупность всех элементарных ячеек образует кристаллическую решетку.

Периодическое расположение частиц в кристалле накладывает определенные ограничения на допустимый набор пространственных операций типа сдвига, зеркального отражения, инверсии, поворота вокруг некоторой оси на определенный угол и т.д., которые переводят кристаллическую решетку в саму себя. Совокупность всех таких пространственных операций определяет симметрию кристалла. Для трехмерных кристаллов все возможные типы симметрии были установлены Е. С. Федоровым в конце XIX века. Всего оказалось 230 различных пространственных групп симметрии, причем 53 группы до сих пор в природе не наблюдались. Самыми простыми кристаллическими структурами являются примитивная кубическая решетка и гранецентрированная кубическая решетка.

Упругие и тепловые свойства определяются силами связи между частицами и пространственной структурой кристалла. Если характерный размер рассматриваемого физического явления много больше линейного размера элементарной ячейки, то в первом приближении дискретным строением кристалла можно пренебречь и использовать модель сплошной среды. В этой модели все физические характеристики описываются непрерывными функциями координат. Такой подход удобен для анализа деформации и упругих волн в кристалле.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 4,204,179 уникальных посетителей