Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 12. Твёрдые тела

§ 72. Кристаллические и аморфные тела (окончание)

Свойства аморфных тел

Важно Все аморфные тела изотропны, т. е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям.

При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно твёрдым телам, и текучесть, подобно жидкости. Так, при кратковре менных воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые тела и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии аморфные тела текут.

Атомы или молекулы аморфных тел, подобно молекулам жидкости, имеют определённое время «оседлой жизни» — время колебаний около положения равновесия. Но в отличие от жидкостей это время у них весьма велико.

К аморфным телам относятся стекло, смола, канифоль, сахарный леденец и др.

Проследите за куском смолы, который лежит на твёрдой поверхности. Постепенно смола по ней растекается, и, чем выше температура смолы, тем быстрее это происходит.

Для вара при t = 20 °С время «оседлой жизни» примерно 0,1 с.

В этом отношении аморфные тела близки к кристаллическим, так как перескоки атомов из одного положения равновесия в другое происходят сравнительно редко.

Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твёрдые тела. Текучестью они почти не обладают, но по мере повышения температуры постепенно размягчаются и их свойства всё более и более приближаются к свойствам жидкостей. Это происходит потому, что с ростом температуры постепенно учащаются перескоки атомов из одного положения равновесия в другое.

Важно Определённой температуры плавления у аморфных тел, в отличие от кристаллических, нет.

Жидкие кристаллы

В природе встречаются вещества, обладающие одновременно основными свойствами кристалла и жидкости, а именно анизотропией и текучестью.

Запомни Состояние вещества, обладающего одновременно анизотропией и текучестью, называется жидкокристаллическим.

Жидкими кристаллами являются в основном органические вещества, молекулы которых имеют длинную нитевидную форму или форму плоских пластин.

Рассмотрим наиболее простой случай, когда жидкий кристалл образуется нитевидными молекулами. Эти молекулы расположены параллельно друг другу, однако беспорядочно сдвинуты, т. е. порядок, в отличие от обычных кристаллов, существует только в одном направлении.

При тепловом движении центры этих молекул движутся хаотично, однако ориентация молекул не изменяется, и они остаются параллельны самим себе.

Важно Строгая ориентация молекул существует не во всём объёме кристалла, а в небольших областях, называемых доменами.

На границе доменов происходит преломление и отражение света, поэтому жидкие кристаллы непрозрачны. Однако в слое жидкого кристалла, помещённом между двумя тонкими пластинами, расстояния между которыми 0,01—0,1 мм, с параллельными углублениями 10—100 нм, все молекулы будут параллельны и кристалл станет прозрачным. Если на какие-то участки жидкого кристалла подать электрическое напряжение, то жидкокристаллическое состояние нарушается. Эти участки становятся непрозрачными и начинают светиться, а участки без напряжения остаются тёмными.

Явление свечения жидких кристаллов используется при создании жидкокристаллических экранов телевизоров. Сам экран состоит из огромного числа элементов, и электронная схема управления таким экраном чрезвычайно сложна.

Физика твёрдого тела

Теоретические исследования приводят к получению твёрдых тел, свойства которых совершенно необычны. Получить такие тела методом проб и ошибок было бы невозможно. Создание транзисторов, о которых пойдёт речь в дальнейшем, — яркий пример того, как понимание структуры твёрдых тел привело к революции во всей радиотехнике.

Получение материалов с заданными механическими, магнитными, электрическими и другими свойствами — одно из основных направлений современной физики твёрдого тела.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа. Кристаллы. Аморфные тела. Жидкие кристаллы

Вопросы к параграфу

1. Все ли кристаллические тела анизотропны?

2. Древесина анизотропна. Является ли она кристаллическим телом?

3. Приведите примеры монокристаллических и поликристаллических тел, не упомянутых в тексте.

4. Чем отличаются аморфные тела от кристаллических?

5. Приведите примеры аморфных тел.

6. Возникла бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным?

Повторите материал главы 12 по следующему плану

1. Выпишите основные понятия и физические величины и дайте им определение.

2. Запишите основные формулы.

3. Укажите единицы физических величин и их выражение через основные единицы СИ.

4. Опишите опыты, подтверждающие основные закономерности.

«Физика твёрдого тела» 1. Создание новых материалов по заданным свойствам. 2. Дефекты в кристаллах. 3. Жидкие кристаллы в технике. 4. Резина и её физические свойства. Полимеры и их использование. 5. Искусственные алмазы. «Исследование условий роста кристаллов»

<<< К началу