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!

k-sostavleniyu-karty-mestnosti-privlekut-nasekomykh-kiborgov
Многие из нас помнят фантастические романы и фильмы, где...ДАЛЕЕ .....630
na-planete-mars-obnaruzhen-perenasyshchennyj-vodyanoj-par
Находка имеет большое значение не только лишь для понимания...ДАЛЕЕ .....1021
eti-zelenye-glaza
Именно глядя в глаза, можно немало понять о человеке. Не зря...ДАЛЕЕ .....1211
samaya-dorogaya-iz-shub-eto-shuba-iz
Справедливости ради стоит отметить, что далеко не для всех...ДАЛЕЕ .....1161
statuya-khrista-iskupitelya
Знаменитая статуя Христа-искупителя по праву считается одной из...ДАЛЕЕ .....1268
chem-polezna-lyubov-k-peniyu
Порой мы даже не догадываемся, что всё что нам нужно для...ДАЛЕЕ .....875
kak-tsvet-vliyaet-na-cheloveka
Когда человек выбирает себе одежду или оформляет интерьер...ДАЛЕЕ .....647
novye-russkie
Новые-русские - кто они. Под термином новые-русские...ДАЛЕЕ .....559
prekrasnyj-vavilon-bog-vavilonyan-gorod-krepost-chto-takoe-zikkurat
В XVIII в. до н.э. Вавилон, построенный на берегах Евфрата,...ДАЛЕЕ .....1099
do-nachala-tsivilizatsij
История существования человека, по крайней мере, в 500 раз...ДАЛЕЕ .....718
mikhail-paleolog
В результате IV Крестового похода территория Византии была...ДАЛЕЕ .....1032
knyaz-vasilij-dmitrievich
Годы правления 1389-1425   Князь Василий...ДАЛЕЕ .....863
prakticheskaya-normalizatsiya-russkogo-yazyka
Практическая нормализация русского языка началась, в...ДАЛЕЕ .....996
molodye-zvezdnye-skopleniya
  Открытые скопления.   Открытые...ДАЛЕЕ .....869
dejstviya-fermentov
Каким же образом действуют ферменты? Предполагается, что...ДАЛЕЕ .....816
istochnik-krasnyj-klyuch
В 100 километрах на север от Уфы на берегу реки Уфимке...ДАЛЕЕ .....1116
vtorzhenie-evropejtsev-v-khrupkij-mir-atstekov
8 ноября 1519 г. у врат Теночтитлана император ацтеков...ДАЛЕЕ .....1043
flamingo-interesnye-fakty
Эта удивительная птица завораживает своей красотой. Она спит...ДАЛЕЕ .....1966
metall-i-plamya-drevnee-iskusstvo
«Золотое» начало древней сварки. Загадка...ДАЛЕЕ .....1319
zelenye-dragotsennye-kamni
Зеленый цвет – это цвет не только травы, листьев, но и цвет...ДАЛЕЕ .....973
kakoj-effekt-imelo-izobretenie-tkatskogo-stanka
  Об изобретении ткацкого станка.   Жил...ДАЛЕЕ .....1262
kislomolochnye-produkty
  Насколько изменилась наша жизнь с приходом...ДАЛЕЕ .....523
pochemu-u-kita-net-nog
Всякий, кому приходилось бывать в палеонтологическом музее и...ДАЛЕЕ .....622
o-dostizheniyakh-leonardo-da-vinchi
Леонардо да Винчи был живописцем, скульптором, инженером,...ДАЛЕЕ .....1013
rozhdenie-i-annigilyatsiya-elementarnykh-chastits
Большинство известных в настоящее время элементарных частиц не...ДАЛЕЕ .....613
lekarstva-ot-tuberkuleza
История туберкулеза легких делится на 2 эпохи:...ДАЛЕЕ .....386
rastsvet-kino-dovoennaya-komediya
Промежуток между двумя мировыми войнами стал временем...ДАЛЕЕ .....1220
neboskrjoby
В конце XIX столетия посреди одно-двухэтажных городов США...ДАЛЕЕ .....884
otchego-sharovaya-molniya-imeet-sfericheskuyu-formu
Природа хранит еще много тайн и загадок. Шаровая молния является...ДАЛЕЕ .....1137