Квантові явища в твердих тілах. Сучасна фізична картина світу. Роль українських вчених у розвитку фізики - Методичка

бесплатно 0
4.5 192
Структурні особливості кристалів: поліморфізм, анізотропія, координаційне число, елементи квантової фізики. Поняття про квантові статистики. Виродження системи квантових частинок. Роль українських вчених у розвитку фізики. Теорія електрослабкої взаємодії.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Фазовий перехід газ - рідина, газ - тверде тіло називають конденсацією. Властивості речовини в газовій фазі істотно відрізняються від властивостей речовини в конденсованому стані. Тому сили взаємодії між молекулами газу дуже малі порівняно із силами в конденсованому стані. Кожна молекула може незалежно від інших молекул виконувати поступальний, обертальний і коливальний рухи. У конденсованому стані між молекулами діють величезні сили, і вони обмежують вільність руху.Кристалами називають тверді тіла, які мають тривимірну періодичну атомну структуру. Ця періодичність (далекий порядок), що існує на атомному рівні, приводить до того, що кристали мають форму правильних симетричних многогранників. Такі правильні многогранники можуть утворюватися з рідини або з газу тільки за рівноважних умов. Великі поодинокі правильні кристали називаються монокристалами.Наприклад, у кристалі кухонної солі (NACL) в одних вузлах містяться позитивні іони натрію (), в інших - негативні іони хлору (). У вузлах містяться нейтральні атоми, між якими діє гомеополярний звязок. Він здійснюється парами валентних електронів і має направлений характер (рис. Такі кристали мають парафін, аргон, вуглекислий газ, азот. У кожному кристалі можна виокремити мінімальний обєм, геометрія якого повторюється по всьому кристалу.Одна й та сама речовина може існувати в кількох різних кристалічних структурах. Наприклад, вуглець може існувати або у вигляді графіту, або у вигляді алмазу. Власне кажучи, кожний алотропний різновид - це самостійна тверда фаза речовини, і в цьому принципова відмінність твердого тіла від рідини, а тим більш - від газу, де є тільки одна фаза. А якщо в речовині є різні фази, то мають бути й термодинамічні області існування кожної фази, а також області співіснування фаз.Дослід показує, що фізичні властивості кристалів не однакові в різних напрямах. Таке явище називають анізотропією.Координаційним числом називають кількість найближчих сусідів певного атома в кристалічних решітках. У цих речовин координаційне число має ймовірнісний характер і тому може бути не цілим.У тому місці, яке в ідеальному кристалі займає атом основної речовини, може виявитися «чужий» атом, атом домішки (рис. Якщо «чужий» атом не зміг усунути «хазяїна» з його законного місця, він може розміститися між вузлами решітки. Якщо сусідній атом займе цю вакансію, то тепер вже на його місці виникне вакансія. Зі збільшенням кількості вакансій кристал починає втрачати стійкість і, зрештою, плавиться, перетворюючись на рідину, причому запобігти появі вакансій неможливо. Лінійним дефектом, або дислокацією, називають лінії в кристалі, уздовж і поблизу яких порушено правильне розміщення атомних площин.У рідкому стані зберігається тільки близький порядок, хоча від кристала-батька практично зберігається координаційне число. Однак виявлено вже кілька тисяч органічних речовин, які після плавлення зберігають не тільки певну впорядкованість у просторовому розміщенні молекул, а й анізотропію властивостей. Це обєднує їх із кристалами. Рідкі кристали утворюють речовини, молекули яких мають видовжену паличкоподібну або стовпчасту форму. У цих кристалах теж спостерігається паралельність молекул-паличок, але немає поділу на окремі шари (рис.Як уже зазначалося, будь-які макроскопічні властивості визначаються властивостями і колективним поводженням величезної кількості мікрочастинок, які містяться у порівняно невеликих, за нашими мірками, обємах речовини. Так, у 1 см твердого тіла міститься атомів. Наприклад, розподіл молекул ідеального газу за швидкостями описується статистичним розподілом Максвелла. Між атомами кристала, як і між частинками, з яких складаються атоми, діють величезні сили взаємодії. А це означає: • фізичні характеристики частинок можуть набувати тільки дискретних значень, вони «квантовані», а правила квантування залежать від характеру сил взаємодії;Згадаємо, як блискуче вдалося описати розподіл частинок ідеального газу за енергіями за допомогою розподілу Максвелла-Больцмана. Ідея виявлення загальних закономірностей, як правило, справджується і для квантових частинок. Частинки з півцілим спіном мають підпорядковуватись принципу заборони Паулі, тобто в однаковому стані не може бути більше однієї частинки. На частинки з цілим спіном заборона Паулі не поширюється, і в одному стані може перебувати скільки завгодно частинок. Справді, для частинок з півцілим спіном створено статистику Фермі-Дірака, а для частинок із цілим спіном - статистику Бозе-Ейнштейна.Цьому розподілу підпорядковуються частинки з цілим спіном, такі як мюони, к-мезони, фотони. Функція розподілу визначає середню кількість частинок у даному стані, або «заселеність» станів із даною енергією : де - значення енергії і-ї частинки; Т - абсолютна температура; k - стала Больцмана; - хімічний потенціал у розрахунку на одну частинку.Цей розподіл підходить для частинок з напівцілим спіном, тобто для електронів, протонів, нейтронів. В елементарній комірці фазового обєму може перебувати тільки одна частинка. Частинки підпор

План
Содержание

1. Теоретичне ядро

1.1 Конденсований стан речовини

1.2 Кристали

1.3 Класифікація кристалів

2. Структурні особливості кристалів

2.1 Поліморфізм

2.2 Анізотропія кристалів

2.3 Координаційне число

2.4 Реальні кристали

2.5 Рідкі кристали

2.6 Елементи квантової фізики кристалів

3. Поняття про квантові статистики

3.1 Елементи квантової статистики

3.2 Розподіл Бозе-Ейнштейна

3.3 Розподіл Фермі-Дірака

3.4 Виродження системи квантових частинок

4. Властивості металів

4.1 Спектр електронів у металі

4.2 Теплоємність

4.3 Електропровідність металів

4.4 Надпровідність

4.5 Теплопровідність

5. Зонна теорія кристалів. Утворення енергетичних зон у кристалах

5.1 Розщеплення рівнів енергії двох атомів

5.2 Розщеплення рівнів енергії в кристалі

5.3 Типи й особливості енергетичних зон

5.4 Енергетичні спектри в металах, діелектриках і напівпровідниках

6. Закони збереження в мікросвіті. Сучасна фізична картина світу. Досягнення та проблеми сучасної фізики. Роль українських вчених у розвитку фізики

6.1 Виникнення й розвиток квантової фізики

6.2 Проблема інтерпретації квантової механіки. Принцип додатковості

6.3 Теорія електрослабкої взаємодії

Практичне заняття

Перелік компетентностей

1. Теоретичне ядро

1.1 Конденсований стан речовини кристал фізика квантовий анізотропія

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?