фізика твердого тіла підручник
індекси кристалографічних вузлів, напрямів і площин (індекси міллера), системи еквівалентних кристалографічних напрямів, рівняння кристалографічної площини (напрямні косинуси). Обернена ґратниця, зв’язок базисних векторів оберненої та прямої ґратниць та об’єми їх елементарних комірок, принцип побудови елементарної комірки вігнера–зейтца та зон бриллюена. Теорія пружності, тензор деформації, тензор швидкостей деформації, закон гука і тензор пружних сталих, тензор внутрішньої в’язкості, повний тензор механічних напружень, граничні умови для задач теорії пружності. Типи дефектів в кристалах (одно - , дво - та тривимірні) та основні їх характеристики, причини їх виникнення та руху, роль дефектів у пластичній деформації металу.
Теплове розширення, теплопровідність та теплоємність твердих тіл, квантово - механічне пояснення поведінки теплоємності за низьких температур (моделі ейнштейна та дебая), причини її відхилення від передбачень класичної теорії теплоємності. Розподіл фермі–дірака та вироджений і невироджений електронний газ, рівень та поверхня фермі (методи її експериментального дослідження), температурний зсув хімічного потенціалу.
Основні наближення (адіабатичне наближення, періодичні граничні умови, теорема блоха) та методи розрахунку електронної структури кристалів (методи слабкого та сильного зв’язку, метод комірок, ортоганалізовані плоскі хвилі, псевдопотенціал). Експериментальні методи прямого спостереження енергетичних зон (фотоелектронна спектроскопія з кутовим розділенням — arpes; рентгенівське резонансне комбінаційне розсіювання). Кінетичне рівняння, час релаксації, рухливість носіїв заряду; квантова теорія електропровідності металів, причини виникнення електричного опору, залишковий електроопір. Тверді тіла - це метали і діелектрики, без яких немислима електротехніка, це - напівпровідники, що лежать в основі сучасної електроніки, магніти, надпровідники, конструкційні матеріали.
Сюди відносяться жароміцні або, навпаки, дуже легкоплавкі сплави, надтверді матеріали, речовини, що володіють цікавими електричними властивостями, магнітними властивостями, речовини, що володіють високою хімічною стійкістю, нові універсальні стеклокристалічні матеріали, металокерамічні матеріали, що поєднують як властивості вогнетривких оксидів, так і властивості металів, полімери з наперед заданими властивостями і т. Тверде тіло - це агрегатний стан речовини, що характеризується стабільністю форми і характером теплового руху атомів, які здійснюють малі коливання біля положень рівноваги.
Так, колективні властивості електронів визначають електропровідність твердих тіл, а здатність тіла поглинати тепло - теплоємність - залежить від характеру колективних коливань атомів при тепловому русі. Наприклад, шматок слюди легко розшаровується в одному з напрямків на тонкі пластинки, але розірвати його в напрямку, перпендикулярному пластинках, набагато важче.
Відстань між шарами порівняно велика - приблизно в два рази більше, ніж довжина сторони шестикутника, тому зв язки між шарами менш міцні, ніж зв язки всередині них. Якщо взяти порівняно великий шматок металу, то на перший погляд його кристалічна структура ніяк не виявляється ні в зовнішньому вигляді шматка ні в його фізичні властивості. У результаті в обсязі, значно перевищує обсяг окремих кристалів всі напрямки всередині металів рівноправні і властивості металів однакові в усіх напрямках. У звичайних умовах полікристалічн е тіло утворюється в результаті того, що почався ріст багатьох кристалів продовжується до тих пір, поки вони не приходять в зіткнення один з одним, утворюючи єдине тіло. Плинність вони майже не мають, але в міру підвищення температури поступово розм якшуються і їх властивості все більше і більше наближаються до властивостей рідин. У зв язку з цим тверді тіла поділяються за електричними властивостями на діелектрики, напівпровідники, метали, сегнетоелектрики; за магнітними - на діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики, антиферомагнетики.
Обертальним рухом називають такий рух, при якому траєкторії всіх точок є концентричні кола, центри яких лежать на одній прямій, що називається віссю обертання. Центр мас - це точка прикладання всіх масових сил, тобто сил, пропорційних до маси елементів тіла, на яке ці сили діють, при умові, що всі сили паралельні. Якщо тіло обертається в умовах, коли який - небудь вплив ззовні відсутній, то стійким виявляється лише обертання навколо осей, які відповідають найбільшому та найменшому моментам інерції. У тривимірному просторі в системі центру інерції тверде тіло має три обертальні ступені свободи, тобто тіло може обертатися навколо трьох незалежних перпендикулярних осей, що проходять через центр інерції. Момент інерції залежить від квадрата радіус - вектора, тобто в декартовій системі квадрат радіус - вектора включає попарно співмножники проекції координат вектора, при чому число спів множення визначається числом можливих перестановок з 3 координат по два значення всього, тобто всього дев ять різних пар співмножників. Для тіла довільної форми можна знайти такі три взаємно перпендикулярні осі координат, або таке положення системи, при якому обертання навколо осей відбувається незалежно з різними постійними кутовими швидкостями.
Такі осі називаються головними осями інерції, при цьому тензор інерції відносно головних осей має всього три ненульові діагональні компоненти, тобто три співмножники, які називаються головними моментами інерції. Знаючи шість величин i x, i в, i z, i xy, i юшок, i zx, можна послідовно, використовуючи формули, обчислити всю сукупність моменту інерції тіла відносно будь - яких осей. Момент сили щодо нерухомої точки o називається псевдовекторна величина рівна векторному добутку радіус - вектора, проведеному із точки o у точку прикладання сили, на силу.
Чотири пальці лівої руки поставити по напрямкові першого співмножника, другий співмножник входить у долоню, відігнутий під прямим кутом великий палець укаже напрямку моменту сили.
Моментом сили щодо нерухомої осі називається скалярна величина рівна проекції на цю вісь вектора моменту сили, певного щодо довільної точки o даної осі z. Для тіла будь - якої форми й з довільним розподілом маси існує 3 взаємно перпендикулярні осі, що проходять через центр інерції, осі, які можуть служити вільними осями.
інерційні властивості тіл, що обертаються, тобто здатність тіл чинити опір спробам змінити швидкість їх обертального руху, в тому числі і спробам надати їм обертального руху, характеризують моментом інерції. Це, насамперед, надчисті металеві, надпровідні, напівпровідникові матеріали, різні полімерні матеріали і вироби з них, жароміцні та хімічно стійкі замінники металів, порошкові матеріали, тугоплавкі сполуки тощо. Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці.
Коментарі
Дописати коментар