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!

media
Быстрое прикрепление контента Возможности работы с...ДАЛЕЕ .....350
sonea-preobrazovanie-zvuka-v-elektroenergiyu
Все мы знаем принцип работы динамика (громкоговорителя) - на...ДАЛЕЕ .....319
electronic-key-impressioner-beregites-avtomobilisty
Все знают, что автомобильные воры очень изобретательны и...ДАЛЕЕ .....353
kak-izobretatel-pod-jomnika-smerti-lift-napugal-zhitelej-nyu-jorka
Интересная информация об открытии подъемника смерти в...ДАЛЕЕ .....572
kogda-chelovek-poproboval-rybnye-palochki-i-kak-ikh-delayut
Интересные сведения о рыбных палочках.   Первыми...ДАЛЕЕ .....617
Нуклеиновые кислоты (прежде всего дезоксирибонуклеиновую...ДАЛЕЕ .....912
krapiva-zhzhet-ili-zhalit
Многие люди с детства знают, что крапива довольно...ДАЛЕЕ .....149
knyaz-svyatopolk
Годы правления 1015-1019   Князь Святополк...ДАЛЕЕ .....625
dostupno-ob-atomakh
Атомы — это крошечные частички, из которых состоит...ДАЛЕЕ .....122
universalnye-biokhimicheskie-sistemy
Способ существования универсальных биохимических систем...ДАЛЕЕ .....431
kak-tsvet-vliyaet-na-cheloveka
Когда человек выбирает себе одежду или оформляет интерьер...ДАЛЕЕ .....291
zagadochnye-kvazary
Факты о квазарах Космос хранит великое множество загадок....ДАЛЕЕ .....660
novaya-tekhnologiya-opredeleniya-lzhi
Учеными университета Буффало был разработан абсолютно новый...ДАЛЕЕ .....598
meteornaya-opasnost-dlya-kosmicheskikh-korablej
В открытом космосе пылинка массой в миллионные доли грамма...ДАЛЕЕ .....632
pochemu-rasteniya-sejchas-stanovyatsya-ustojchivymi-k-gerbitsidam
Достижения генетической инженерии в растениеводстве – растения,...ДАЛЕЕ .....1129
sad-kirstenbos-kejptaun
Ботаническое сообщество из Бретани решило организовать сад в...ДАЛЕЕ .....565
vyrazhenie-more-po-koleno-znachenie-frazeologizma-ego-proiskhozhdenie
Есть такая категория людей, которая удивляет других своими...ДАЛЕЕ .....2157
delayut-li-antibiotiki-iz-lyagushek
Антибиотики из лягушек   Лягушку могут обеспечить человечество...ДАЛЕЕ .....643
fundamentalnye-issledovaniya-elektrotekhnologii
Ирвинг Ленгмюр родился в 1881 году в Бруклине (США). В 1903...ДАЛЕЕ .....681
kto-i-kogda-izobrjol-parovuyu-mashinu
Интересные сведения об изобретении паровой...ДАЛЕЕ .....580
komary-zheltaya-likhoradka-i-likhoradka-denge
В тропиках комары являются переносчиками одной из опаснейших...ДАЛЕЕ .....687
kuda-ukhodyat-umirat-slony
О слонах существует немало легенд. Одна из них рассказывает,...ДАЛЕЕ .....585
skolko-stoit-termoyadernyj-reaktor
Уже в наши дни стоимость термоядерного реакторы сопоставима...ДАЛЕЕ .....309
knyaz-svyatopolk-izyaslavich
Годы правления 1093-1112...ДАЛЕЕ .....635
kak-ustroena-vselennaya
Интерес к тому, как возникла Вселенная (частью которой...ДАЛЕЕ .....121
funktsiya-nervnykh-kletok
По всем типам аксонов распространяются нервные импульсы...ДАЛЕЕ .....132
С решением бостонского изобретателя Исаака Френсиса Добсона...ДАЛЕЕ .....550
konki-s-dvumya-lezviyami
Один из любимых рождественских подарков — коньки....ДАЛЕЕ .....901
chem-polezna-lyubov-k-peniyu
Порой мы даже не догадываемся, что всё что нам нужно для...ДАЛЕЕ .....555
imperator-rossijskoj-imperii-aleksandr-i
«Он был прекрасным, но тепличным цветком, который не успел...ДАЛЕЕ .....768