Кристаллич состояние. Типы твердых кристаллов

Предыдущая1234567Следующая

Тв телами называются тела кот обл постоянством формы и объема. Различ кристал и аморфн тв тела. Кристалобр тв тела имеют внешнеправильную геометр форму и период повтор на протяж всего располож составл его частиц, образуя кристал решетку. Кристаллы огранич упор расп друг относ друга плоскими гранями, сход в ребрах и вершинах. Крупные одиночн крист имеющ форму прав многогран назыв монокристаллами. Тв тело, сост из мн-ва хаотич расп тв крист назыв поликрист. Аморфн тв тела предст собой переохл жидкости и не имеют кристал решетки. Равнов распол всех част тв тела в узл крист решетки соотв лишним своб энерг кристалла и наиболее устойчив его сост. При этом, части узла решетки располож на некот расст др от друга называются периодом крист решетки. Различ след типы кристаллич тв тел: 1.ион кристаллы(в узл решетки правильно черед + и – ионы) 2. Валентные(атомные) кристаллы. В узл крист решетки распол нейтр атомы. Этот тип крист имеют в осн полупров. 3. Молекул крист. В узл решетки наход молекулы. 4. Металлы. В узла крист решетки наход + ионы, образов после отщепл от атомов внешн(валентн) электронов, кот образуют газовые электроны пров-ти. Хар-ной особенностью монокристаллов явл их анизотропия т.е зав-ть физ св-в от направления в кристалле. Т.о кристалл – физ тело , имеющее строгую трехмерн периодичн внутреннее строение. Ионы, атомы и молекулы крист распол в простр закономерно и образуют кристал решетку.

Теплоемкость кристаллов. Теория Эйнштейна. Теория Дубая.

Эйнштейн отождествил крист решетку из N атомов с системой 3N независ гармонич осцил с одинаков собств част w и энерг гарм колебл осциллятора. ɛ=hw/e^hw/kT-1. Умножив на 3N была получена ф-ла для внутр энергии кристалла. Ф-ла теплоемкости кристалла с= əU/əT= 3Nhw/(e^hw/K-1)*hw/KT^2*e^hw/kT. При анализе ф-лы возможны 2 случая. 1. КТ>>hw. В этом случ e^hw/kT примерно равно 1- hw/KT. 2. КТ<0K теплоемкость кристалла измен по закону T^3 т.е сравн с формулой Эйнштейна показывает, что не опис темп крист близких к 0К. Дебай учел, что колеб атомов крист решетки не явл независимым. Смещ одного из атомов из полож равнов влечет смещение других соседн с ним атомов. Т.о. крист предст собой систему N упругосвязан др с др атомов облад при N=S степен свободы. Ф-ла Дебая для теплоемк в случае взаимодейств осцилл имеет вид C = gNk(T/ϴ)^2 * интеграл от 0 до Xn е^x*x^4*dx/(e^x-1)^2; ϴ = hwm/k – хар темпер Дебая



Фононный газ

Согл клас представл крист состоит из n атомов и является системой и 3N колеб степен свободы, на кажд из кот прих в средн энергия kT. Поскольку крист явл тв телом то колеб атомов в крист решетке не явл независ смещ одного атома из полож равнов приводит к смещ соседн с ним атомов, т.е крист представляет сист упруго связ др с другом атомов, облд 3N степ свободы. Колебания такой системы имеют хар-р стоячих волн с дискр частотами νi и в трехмерном кристалле состоящем из n частиц существ 3N типы прстейш колебаний назыв норм колебаниями или модами. Полная энергия крист можно предст как сумму энерг норм колебаний. В результате внешних возд на кристалл в кристалле возн упругие волны кот обл квантов св-вами проявл в том, что сущ-ет наименьш порция энергии – квант энергии волны. Поскольку эти волны распростроняются в кристалле со скор звука, т.к это есть колебания крист решетки, тогда можно сопост зв волне с частотой ν квазичастицу с энергией Ei = H νi, кот называется фононом. Т.е каждому норм колебанию соотв квазичастица. В общем, фонон не предст собой частицу как какое то отд образов. Из рассм звук волны фонон следует понимать как возб состояние распеределенное по всему кристаллу. Квазиимпульс р = h ν/c имеет направление, совп с направлением звуковой волны. Отличие квазиимп зв волны от имп фонона сост в том, что при столкновении фононов в крист квазиимп может дискр порц передав в крист решетку при этом не сохраняя закон сохр импульса, т.к часть энергии идет на нагревание кристалла. Т.о колеб крист решетки можно представить как фононный газ, заключ в пределах данного кристалла.


0393978415703263.html
0394044766942397.html

0393978415703263.html
0394044766942397.html
    PR.RU™