- •Міністерство освіти і науки україни
- •1 Понятие о строении твёрдых тел
- •1.1 Строение кристаллических твёрдых тел
- •1.2 Типы конденсированных систем
- •1.3 Описание структуры кристаллов
- •1.4 Кристаллографические индексы (индексы миллера)
- •1.5 Рентгеновский анализ
- •1.5.1 Оценка расстояния между атомами и требования к методу измерения
- •1 Моль Cu;
- •1.5.2 Получение рентгеновского излучения
- •1.5.3 Закон Вульфа-Брэггов
- •1.5.4 Идентификация кристаллических веществ
- •1.5.5 Атомные факторы рассеивания рентгеновского излучения
- •1.5.6 Структурная амплитуда и структурный фактор рассеивания
- •1.5.7 Индицирование рентгенограмм и определение параметров решёток
- •2 Несовершенства в кристаллах
- •2.1 Термодинамика образования точечных дефектов
- •2.2 Взаимодействие точечных дефектов
- •2.3 Дислокации
- •2.4 Свойства дислокаций
- •2.5 Наблюдение дислокаций
- •3 Механические свойства твердых тел
- •3.1 Упругая деформация. Закон гука
- •3.2 Пластическое течение кристаллов
- •3.3 Теоретическая прочность хрупких тел
- •3.4 Реальная прочность хрупких тел
- •3.5 Пути упрочнения хрупких материалов
- •3.6. Теоретическая плотность пластичных тел
- •3.7 Ползучесть керамики
- •3.8 Твёрдость керамики
- •3.9 Временная прочность твердых тел
- •4 Электронное состояние в твердых телах
- •4.1 Понятие об энергетической зоне
- •4.2 Энергия ферми
- •4.3 Плотность электронных состояний
- •4.4 Фотопроводимость
- •4.5 Оптические свойства (с точки зрения зонной теории)
- •5 Свойства диэлектриков
- •5.1 Поляризация
- •5.2 Высокочастотные изолирующие свойства
- •5.3 Сегнтоэлектрики
- •5.4 Понятие о пьезо- и пироэлектриках
- •6 Тепловые свойства твердых тел
- •6.1 Классическая теория теплоемкости. Закон дюлонга-пти
- •6.2 Теория теплоемкости эйнштейна
- •6.3 Теория теплоемкости дебая
- •6.4 Способы определения теплоемкости
- •2. Экспериментальное определение теплоемкости
- •6.5 Тепловодность, температуропроводность
- •6.6 Влияние пор на теплопроводность
- •6.7 Теплоемкость дисперсных сред
- •6.8 Тепловое расширение
- •7 Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом
- •7.1 Законы поглощения
- •7.2 Люминесценция
- •7.3 Фотохимические превращения
- •7.4 Сенсибилизированные реакции
- •8 Магнитные свойства твердых тел
- •8.1 Магнитное поле в магнетиках
- •8.2 Природа диамагнетизма
- •8.3 Природа парамагнетизма
- •8.4 Парамагнитные тела
- •8.5 Ферромагнетизм
- •8.6 Доменная структура фeрромагнетиков
- •8.7 Кривая намагничевания ферромагнетиков
- •8.8 Ферриты
- •9 Кристаллизация
- •9.1 Образование зародышей
- •9.2 Самопроизвольный рост зародышей
- •Кинетика кристаллизации
Міністерство освіти і науки україни
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ ТА ХІМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ЕКОЛОГІЇ
ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з вибіркової навчальної дисципліни
циклу професійної та практичної підготовки
«ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА»
Напрям підготовки - 6.051301 «Хімічна технологія»
Спеціальність 6.05130104 - «Технологія тугоплавких неметалевих та силікатніх матеріалів»
«Хімічна технологія палива»
Донецьк, 2008 р.
ВВЕДЕНИЕ
Физика твёрдого тела является частью более общей дисциплины – материаловедения, включающего в себя также химию, металлургию, электротехнику, технологию керамических материалов.
В XIX веке основное внимание уделялось математическому аппарату для создания теории упругости и симметрии кристаллов, но это направление не использовало классического подхода физики – определения взаимосвязи между структурой вещества и действующими силами.
В начале ХХ века ситуация изменилась после создания квантовой теории строения атомов. Это позволило создать основы теорий, объясняющих такие явления, как электропроводность твёрдых тел, их тепловые, оптические свойства; объяснить разницу между проводниками и диэлектриками. В основном в это время внимание уделялось свойствам идеальных систем. В середине ХХ века изучались несовершенства кристаллических структур, и была создана теория дислокаций, объясняющая механические свойства реальных тел.
Нынешнее направление – это как изучение идеальных кристаллов, так и исследование кристаллов с дефектами.
1 Понятие о строении твёрдых тел
1.1 Строение кристаллических твёрдых тел
Основным признаком твёрдых тел, отличающим их от жидкости и газа, является их малая текучесть, которая позволяет сохранять их форму под действием внешних сил. В кристаллических телах малая текучесть (величина, обратно пропорциональная вязкости) обусловлена строго упорядоченным расположением атомов в узлах кристаллической решётки, которая характеризуется высокой устойчивостью.
Кристаллические тела отличаются от аморфных. В аморфных телах упорядоченность сохраняется лишь в небольшом ансамбле атомов – существует ближний порядок, дальний порядок в аморфных телах отсутствует. По этой причине аморфные тела ближе к жидкостям, чем к кристаллам. Отсутствие дальнего порядка проявляется в переменной температуре плавления аморфных тел. В зависимости от степени упорядочивания системы конденсированные системы делятся на 5 типов.
1.2 Типы конденсированных систем
1. Жидкости – равновесные, изотропные (свойства не изменяются от направления воздействия), структурно неупорядоченные системы, обладающие способностью изменять форму.
2. Стёкла – квазиравновесные (условно), изотропные, структурно неупорядоченные системы, обладающие механическими свойствами.
3. Аморфы – сильно неравновесные, изотропные, структурно неупорядоченные системы, получаемые в экспериментальных условиях.
4. Жидкие кристаллы – это равновесные, анизотропные, частично структурно упорядоченные системы, обладающие текучестью.
5. Кристаллы – равновесные, структурно упорядоченные, анизотропные системы.