РЕФЕРАТ З ФІЗИКИ ТВЕРДИХ ТІЛ
Довгий час здавалося, що найцікавіше у фізиці - це дослідження мікросвіту і мікрокосмосу. Саме там намагалися знайти відповіді на найважливі, фундаментальні питання, що пояснюють устрій навколишнього світу. А зараз утворився третій фронт досліджень - вивчення твердих тіл.
Чому ж так важливо досліджувати тверді тіла?
Величезну роль, звичайно, грає десь практична діяльність людини. Тверді тіла - це метали і діелектрики, без яких немислима електротехніка, це - напівпровідники, що лежать в основі сучасної електроніки, магніти, понад провідники, конструкційні матеріали. Словом, можна стверджувати, що науково-технічний прогрес значною мірою заснований на використанні твердих тіл.
Але не тільки практична сторона справи важлива при їх вивченні. Сама внутрішня логіка розвитку науки - фізики твердого тіла - привела до розуміння важливого значення колективних властивостей великих систем.
Тверде тіло складається з мільярда частинок, які взаємодіють між собою. Це обумовлює появу певного порядку в системі і особливих властивостях всієї кількості мікрочасток. Так, колективні властивості электронов визначають електропровідність твердий тіл, а здатність тіла поглинати тепло - теплоємність - залежить від характеру колективних колебаний атомів при тепловому русі. Колективні властивості пояснюють всі основні закономірності поведінки твердих тіл.
Структура твердих тіл багатообразна. Проте з можна розділити на два великі класи: кристали і аморфні тіла.
Кристали - це тверді тіла, атоми або молекули яких займають певні, впорядковані положення в просторі. Тому кристали мають плоскі грані. Наприклад крупинка звичайної куховарської солі має плоскі грані, складові один з одним прямі кути (мал. 1). Це можна відмітити, розглядаючи сіль за допомогою лупи. Строга періодичність в розташуванні атомів приводить до збереження порядку на великих відстанях (у такому разі говорять, що є дальній порядок). А як геометрично правильна форма сніжинки! У ній також відбита геометрична правильність внутрішньої будови кристалічного твердого тіла - льоду.
Проте, правильна зовнішня форма не єдиний і не навіть найголовніший наслідок впорядкованої будови кристала. Головне - це залежність фізичних властивостей від вибраного в кристалі напряму. Перш за все впадає в очі різна механічна міцність кристалів по різних напрямах. Наприклад шматок слюди легко розшаровується в одному з напрямів на тонкі пластинки, але розірвати його в напрямі, перпендикулярному пластинкам, набагато важче. Так само легко розшаровується в одному напрямі кристал графіту. Коли ви пишете олівцем, таке розшарування відбувається безперервно і тонкі шари графіту залишаються на папері. Це відбувається тому що кристалічна решітка графіту має шарувату структуру. Шари утворені поряд паралельних сіток, що складаються з атомів вуглецю. Атоми располагаются у вершинах правильных шестикутників. Відстань між шарами порівняно велика - зразкове в два рази більше, ніж довжина сторони шестикутника, тому зв'язки між шарами менш міцні, чим зв'язки усередині них. Багато кристалів по-різному проводять теплоту і електричний струм в різних напрямах. Від напряму залежать і оптичні властивості кристалів. ............
