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!

klady-i-vse-chto-s-nimi-svyazano
Вспомним книгу нашего детства – «Приключения Тома...ДАЛЕЕ .....409
issledovaniya-mikromira
Для изучения свойств субатомных частиц были разработаны новые...ДАЛЕЕ .....55
delayut-li-antibiotiki-iz-lyagushek
Антибиотики из лягушек   Лягушку могут обеспечить человечество...ДАЛЕЕ .....703
kakie-zhivotnye-samye-bystrye
Самые быстрые животные на земле.   Некоторые из них летают по...ДАЛЕЕ .....864
goratsio-nelson
Церковь и дом священника в Бёрнем-Торпе (графство Норфолк в...ДАЛЕЕ .....820
kak-proiskhodit-razmnozhenie-s-pomoshchyu-yajtsekladki-yaits
Биология яйцекладки птицы. Птичье яйцо – это сложная и...ДАЛЕЕ .....861
organizatsiya-myshechnoj-sistemy-zhivotnykh
Животное в целом передвигается отнюдь не за счет...ДАЛЕЕ .....204
sposobno-li-chelovecheskoe-telo-ostavatsya-netlennym
Нетленные тела – явление столь уникальное, что в истории...ДАЛЕЕ .....598
kak-uberech-valenki-ot-promokaniya
Валенки — очень тёплая и практичная обувь, которая была...ДАЛЕЕ .....907
v-glubiny-mirovogo-okeana
На дне океана. Часть первая. Свыше 70 процентов поверхности...ДАЛЕЕ .....842
drevnyaya-tekhnologiya-svarki-metallov-istoricheskie-fakty
Необходимо сделать пасту (похожую на мыло) из щелока и...ДАЛЕЕ .....1039
normativnye-otsenki-yazykovykh-yavlenij
Предложенное понимание динамической нормы позволяет уточнить...ДАЛЕЕ .....415
skolko-nog-u-sorokonozhki
Сороконожка шагает по дорожке.  У сороконожки на...ДАЛЕЕ .....1472
atmosfernye-osadki
Процесс сгущения водяного пара в атмосфере, как мы видели,...ДАЛЕЕ .....313
Длинные, или трубчатые кости. Длина значительно превышает...ДАЛЕЕ .....639
knyaz-georgij-vsevolodovich
Годы правления 1219-1238   Князь Георгий...ДАЛЕЕ .....702
raspredelenie-oblachnosti
Благодаря облакам земля получает меньше солнечной энергии, но...ДАЛЕЕ .....311
chto-takoe-mortira-menbi-chto-za-ustrojstvo-i-kto-ego-pridumal-i-dlya-chego
Мортира Мэнби - устройство, позволяющего добраться до судна...ДАЛЕЕ .....1107
superbystrye-myshtsy-golosovye-svyazki-letuchikh-myshej
Голосовые связки летучих мышей способны делать сокращения 190...ДАЛЕЕ .....717
vdvoe-bolshe-ili-nichego-mekhanizm-dlya-podpisi
Законодательные органы некоторых стран (например, в США)...ДАЛЕЕ .....666
znachenie-slepnej
Слепни имеют большее значение как кровососы крупных домашних...ДАЛЕЕ .....644
skolko-stoit-samoe-dorogoe-ozherele-v-mire
«Несравненное» - название самого дорогого ожерелья....ДАЛЕЕ .....944
gde-ty-dusha
Бессмертие души подтверждается любой мировой религией, и...ДАЛЕЕ .....283
knyaz-svyatopolk
Годы правления 1015-1019   Князь Святополк...ДАЛЕЕ .....691
В среднем она составляет 1/12-1/14 массы тела человека,...ДАЛЕЕ .....735
zhizn-nasekomykh-razmnozhenie
Как размножаются насекомые, не так как другие представители...ДАЛЕЕ .....1200
kratkaya-istoriya-topora
Топор – это самое древнее орудие человека. Появилось в...ДАЛЕЕ .....507
modelirovanie-kak-orudie-issledovaniya
Слово «искусственное» содержит в себе некоторое...ДАЛЕЕ .....177
sovetskij-uchenyj-rasshifrovavshij-yazyk-majya-yurij-valentinovich-knorozov
Кнорозов и его апокалипсис. Кто смотрел фильм...ДАЛЕЕ .....1942