Быстрый поиск

Если смять лист бумаги, то он не распрямится и не разрушится, а останется смятым. Если бы это был лист не бумаги, а металла, то мы сказали бы, что имеем дело с пластичным или, как говорили раньше, ковким материалом. Некоторые другие материалы совсем не пластичны. Например, при попытке изогнуть стеклянную палочку, не разогретую предварительно в пламени, мы ее просто сломаем. В таких случаях говорят, что материал хрупок. В этом, как и во многих других отношениях, стекло совсем не похоже на металл, который, как правило, более или менее пластичен. Различие может определяться как типом атомов, из которых построены металлы и стекло, так и способом осуществления межатомных связей, а скорее всего и тем и другим. Существует, конечно, и множество других различий между металлами и стеклом. Так, металлы проводят электрический ток и потому используются в линиях электропередач, стекло же практически электричество не проводит, оно служит изоляционным материалом. Стекло прозрачно, его вставляют в окна, в то время как металлический лист при толщине более миллионной доли сантиметра совершенно не прозрачен.

 
 
Алмазы - твердое тело
 
Тем, кто изучает подобные свойства твердых тел, естественно, хочется понять причину такого резкого различия. Они хотят подробно изучить механические, электрические, оптические, а также многие другие их свойства. Более того, стремясь понять природу этих свойств, ученые хотят разработать основы для создания материалов с заранее заданными свойствами, удовлетворяющими нужды каждой отрасли промышленности. В течение последних двадцати лет исследования такого рода выделились в область науки, получившую название физики твердого тела, хотя в большинстве своем объект и методика исследований в ней подвластны скорее химии, чем физике. Физика твердого тела представляем собой одно из основных направлений науки. Она позволила открыть новые и неожиданные свойства материалов. Например, свойства полупроводников, которые обусловили бурное развитие производства не только таких новых приборов, как, например, транзисторы, но и целых отраслей техники. Естественно, что среди наук, лежащих в основе любой технологической специальности, физика твердого тела заняла одно из ведущих мест. Современный инженер свободно оперирует такими понятиями, как «валентная зона», или «зона проводимости», которые возникли при изучении твердого тела с помощью квантовой механики. Вероятно, здесь в большей степени, чем где бы то ни было, квантовая механика перестает быть «чистой» наукой и становится рабочим инструментом техники.
 
Конечно, твердые тела были объектом экспериментальных исследований задолго до появления квантовой механики. Начнем хотя бы с факта, известного со времен первых экспериментов в области электричества, — металлы в отличие от большинства других материалов хорошо проводят электрический ток. Открыв в начале нашего века электрон и осознав его универсальность как составного элемента вещества, ученые предположили, что в металлах некоторые или даже все атомы теряют какую-то часть своих электронов, а в изоляционных материалах, таких как стекло, этого не происходит. Электроны в металле могут свободно двигаться и тем самым проводить электричество, а электроны в изоляторах лишены такой возможности.
 
Почему так обстоит дело именно в металлах, предстояло объяснить квантовой механике, и надо сказать, что даже сейчас ответ на этот вопрос не совсем ясен. В то же время известен способ, как определить число свободных электронов в металле. Он основывается на эффекте Холла и заключается в следующем. Если возле проводника, по которому течет ток, находится магнит, отклоняющий электроны в сторону, то поперек проводника возникает так называемая холловская разность потенциалов.
 
Эту разность потенциалов можно измерить, и поскольку она зависит только от скорости движения электронов (в то время как сила электрического тока зависит как от скорости, так и от количества вовлеченных в процесс электронов), то при известном значении тока результаты измерения позволяют определить число свободных электронов в проводнике. Оказалось, что в хороших проводниках, таких как медь, каждый атом теряет примерно один электрон, все эти электроны становятся общественными (коллективизированными), образуя электронный газ. В таких металлах плотность электронного газа должна быть достаточно большой, более чем 1023 электронов в кубическом сантиметре.
 
 

Рекомендуем почитать!

grand-kanon-v-arizone
На западном побережье США, между Калифорнией и Портлендом, вдоль...ДАЛЕЕ .....860
afera-sintez-zolota-frants-tauzend
Крупнейшие аферы ХХ века - Синтез золота. Опыт Франца...ДАЛЕЕ .....865
kak-okhotyatsya-bogomol-kobra-i-bryzgun
"Снайперы" в мире животных.  Богомолы, Кобры и Брызгуны....ДАЛЕЕ .....1065
dublirovanie-velosipedy
Дублирование на транспорте   Начнем с велосипеда...ДАЛЕЕ .....676
vokrug-chudes-sveta
В течении тысячелетий, как на заре, так и в эпоху развития...ДАЛЕЕ .....672
ot-chego-zavisit-vybor-koshki-spat-na-opredelennom-meste
Приручение кошек произошло довольно давно. Уже около 10...ДАЛЕЕ .....747
v-teorii-proiskhozhdeniya-vsego
Некоторые аспекты устройства материи. Испокон века, лучшие...ДАЛЕЕ .....698
kak-plesen-smogla-pomoch-cheloveku-v-borbe-s-mikrobami-antibiotiki
Мы живем среди микроорганизмов с которыми человечество...ДАЛЕЕ .....718
efir-temnaya-materiya
Что такое темная материя или эфир? Мы видим объекты...ДАЛЕЕ .....1030
dublirovanie-trojnye-relsy
Вот краткое описание: «Существенной новинкой в этом...ДАЛЕЕ .....742
kakim-obrazom-rastet-derevo
Дерево в природе.    Корневая система...ДАЛЕЕ .....750
pochva-kak-komponent-biosfery
Почва как компонент биосферы и особенная форма природных...ДАЛЕЕ .....1029
oblast-issledovaniya-i-ob-ekt-geograficheskoj-nauki
Имеется группа теоретиков, которая, по видимому, считала...ДАЛЕЕ .....352
zvezdnye-gruppirovki-dvojnye-i-kratnye-zvezdy
Наши современные знания позволяют отличить, что звезды...ДАЛЕЕ .....727
chto-takoe-trans
Техникой вхождения в глубокий транс владеют не многие. Но...ДАЛЕЕ .....945
modelirovanie-kak-orudie-issledovaniya
Слово «искусственное» содержит в себе некоторое...ДАЛЕЕ .....229
pokupka-i-prodazha-avtomobilej-s-probegom
Автомобиль   В настоящее время в стране...ДАЛЕЕ .....851
chto-oznachaet-rukopozhatie
О рукопожатии При встрече люди обычно приветствуют друг друга....ДАЛЕЕ .....905
iz-chego-delayut-krabovye-palochki
Мало какой праздник обходится без крабового салата и без...ДАЛЕЕ .....705
ostrov-chedzhu
Как говорилось ранее, в 2001 году список Чудес света древнего...ДАЛЕЕ .....819
О создании и освоении новых способов сварки и других способов...ДАЛЕЕ .....848
organicheskie-elektronnye-ustrojstva
Ученые Тель-авивского университета (Израиль) создали новую...ДАЛЕЕ .....686
kogda-menshee-okazyvaetsya-bolshim-kruglyj-korabl
Русский адмирал В. И. Попов, адъютант царя Александра П, в...ДАЛЕЕ .....759
spichki-chto-eto-takoe-i-kak-ikh-delayut
Как делают спички Такая простая вещь - спичка. Деревянная...ДАЛЕЕ .....1068
o-chem-rasskazyvaet-epicheskaya-poema-makhabkharata
Многие предания о главных героях индуистской мифологии...ДАЛЕЕ .....2447
chto-takoe-severnoe-siyanie
Северное сияние Это действительно сверкающее...ДАЛЕЕ .....735
kak-v-drevnie-vremena-delali-abort
Как прерывали беременность в древности  Первые письменные...ДАЛЕЕ .....24
tainstvo-podachi-vina
Истинным искусством является умение сочетать приготовленное...ДАЛЕЕ .....176