Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 11.2. Анизотропия кристаллов. Пространственная решетка и ее дефекты.

Правильное расположение частиц в решетке кристаллов является причиной анизотропии кристаллов, которая заключается в зависимости каких-либо свойств кристаллов от направления.

У многих кристаллов очень ярко выражена зависимость механической прочности кристалла от направления. Например, слюда легко расщепляется на пластинки, каменная соль раскалывается на кубики и т. д.

Рис. 11.2.

Рис. 11.3,

Особенно заметна эта зависимость у графита. В каждом слое кристалла графита атомы углерода расположены

в вершинах правильных шестиугольников (рис. 11.2), а расстояние между соседними слоями в 2,5 раза больше, чем расстояние между ближайшими атомами углерода в каждом слое. Поэтому слои в кристалле графита легко сдвигаются относительно друг друга. Соскальзыванием слоев графита мы пользуемся, когда пишем карандашом. Это же свойство графита позволяет применять его как смазочный материал (особенно часто он используется при высоких температурах). Отметим, что плоскости, по которым наиболее легко раскалывается кристаллическое вещество, называются плоскостями спайности.

Если на. поверхность кристалла кварца нанести слой воска и коснуться концом сильно нагретой проволоки середины грани кристалла (рис. 11.3, а), то воск расплавляется по эллипсу. Значит, теплопроводность кристалла кварца зависит от направления. Опыты показывают зависимость от направления и многих других свойств кристаллов.

Отметим, что в кристаллах часто можно обнаружить и такие направления, по которым те или иные свойства оказываются одинаковыми. Срежем верхнюю половину кристалла, изображенного на рис. 11.3, а, и повторим предыдущий опыт, коснувшись проволочкой центра среза. При этом воск расплавляется по окружности (рис. 11.3, б).

Напомним еще раз, что анизотропией обладают только монокристаллы. Большинство твердых веществ имеет поликристаллическое строение (от греческого «поли» — много), т. е. состоит из множества очень мелких кристалликов, иногда различимых только в микроскоп. Поскольку эти кристаллики относительно друг друга расположены хаотически, твердое тело в целом является изотропным, т. е. имеет одинаковые свойства по всем направлениям, хотя каждый отдельный кристаллик обладает анизотропией. Аморфные тела тоже изотропны, так как у них нет пространственной решетки. Различие между поликристаллическими и аморфными телами в этом отношении заключается в том, что у поликристаллических тел всегда можно выделить достаточно малую часть тела, в которой обнаружится анизотропия, а аморфные вещества изотропны при любых размерах тела или его части.

Опыт показал, что идеального дальнего порядка в расположении частиц твердого вещества на практике никогда не получается. Любые отступления от идеального порядка в кристалле называют дефектами пространственной решетки.

Одним из важнейших дефектов решетки является нарушение правильного расположения частиц кристалла в каждый момент времени, обусловленное тепловым движением этих частиц. Действительно, поскольку частицы непрерывно колеблются, узлы определяют лишь среднее положение каждой частицы.

Еще одним важным дефектом является нарушение в строении самой решетки, называемое дислокацией (рис. 11.4). Часто встречается дефект, заключающийся в отсутствии частиц в отдельных узлах решетки (вакансия) или в смещении частиц в промежуток

между узлами. Встречающимся видом дефекта кристаллической решетки являются и чужеродные атомы в отдельных узлах решетки (рис. 11.5) или между узлами.

Дефекты решетки в кристаллах сильно влияют на многие свойства твердых тел, например на прочность, пластичность, электропроводность и т. д.

Рис. 11.4.

Рис. 11.5.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление