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!

trakhejnaya-dykhatelnaya-sistema-u-nasekomykh
Насекомые и ряд других членистоногих обладают...ДАЛЕЕ .....421
В качестве справочного материала по электронным лампам...ДАЛЕЕ .....922
  Известный венгерский мастер пера конца прошлого...ДАЛЕЕ .....889
istoriya-goroda-rostoka
История города. Прежде, чем возник немецкий город Росток,...ДАЛЕЕ .....789
osnovnye-biologicheskie-ponyatiya
Биология изучает различные формы живых организмов, их...ДАЛЕЕ .....391
gde-i-kogda-poyavilis-perchatki
История перчаток Мода бросает...ДАЛЕЕ .....964
gosudar-ioann-iii-vasilevich
Годы правления 1462-1505     Государь...ДАЛЕЕ .....796
arbuz-eto-yagoda-ili-net
По какой причине арбуз является ягодой По настоящему арбузный...ДАЛЕЕ .....968
distantsionnoe-upravlenie-vooruzhenie
При дистанционном управлении снаряд наводится на цель по...ДАЛЕЕ .....732
kakie-prichiny-poyavlenie-boli-v-myshtsakh-posle-zanyatij-sportom
Все знают, что такое мышечная боль в результате выполнения...ДАЛЕЕ .....951
istoriya-zhenskoj-sumki
Клатч, ридикюль, шоппер, сумка-минодьер, кисет, барсетка,...ДАЛЕЕ .....369
В среднем она составляет 1/12-1/14 массы тела человека,...ДАЛЕЕ .....911
poleznye-sovety-dlya-podderzhki-serdechno-sosudistoj-deyatelnosti
Большие нагрузки в течение дня на работе и дома отражаются в...ДАЛЕЕ .....962
chto-predstavlyayut-soboj-gruppy-fosfatidov-i-steroidov
Следующей важной группой липидов являются некоторые...ДАЛЕЕ .....382
mashiny-kotorye-obuchayut
Много лет назад, в 1903 году, один русский ученый проводил...ДАЛЕЕ .....374
vzglyady-uchenykh-fizikov
В XX в. физики дали объяснение многим прежде известным, но...ДАЛЕЕ .....132
tainstvo-podachi-vina
Истинным искусством является умение сочетать приготовленное...ДАЛЕЕ .....309
ozero-vostok-ost-chto-nakhoditsya-v-antarktide-yavlyaetsya-sterilno-chistym
Исследованием озера в Антарктиде занимается работник...ДАЛЕЕ .....888
parizhskaya-pushka
Идея парижской пушки заключалась в следующем. Ствол орудия...ДАЛЕЕ .....775
chto-takoe-yasnovidenie
Ясновидение   Все мы мечтаем знать наверняка что...ДАЛЕЕ .....915
voprosy-kultury-rechi
Элементами динамизма  характеризуется известное...ДАЛЕЕ .....631
kto-takie-byuti-blogery
Часто в интернете появляются новые слова и словосочетания....ДАЛЕЕ .....796
ivan-groznyj
Известно, что бездетный князь Василий III со своей второй...ДАЛЕЕ .....460
volny-mezhdu-sredami
Если имеются две среды, отличающиеся различными плотностями и...ДАЛЕЕ .....390
unikalnye-pilotnye-ochki
Плохие погодные условия в виде снега, дождя или тумана делают...ДАЛЕЕ .....901
muzhchiny-i-zhenshchiny-raznoe-vospriyatie-mira
В некоторых отношениях между мужчиной и женщиной возникают...ДАЛЕЕ .....506
novyj-lunokhod-asimov
Конкурс Google Lunar X Prize является известным международным...ДАЛЕЕ .....736
materiala-v-sverkhprovodyashchee
В прошлых публикациях мы рассмотрели основные принципы...ДАЛЕЕ .....351