Главная страница
Навигация по странице:

  • Ю.В. НИКИТЮК ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА 1 Гомель УО «ГГУ им. Ф. Скорины» 2010

  • С.А. ХАХОМОВ, А.В. СЕМЧЕНКО, Ю.В. НИКИТЮК ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА 3.1ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ для студентов специальности

  • Хахомов, С. А.

  • Лекция 1 Введение в дисциплину 1.1 Предмет и задачи физики твердого тела 1.2 История развития 1.1 Предмет и задачи физики твердого тела

  • 1.2 История развития

  • Лекция 2 Кристаллическая структура твердых тел

  • Физика твердого тела (тексты лекций). Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины С. А. Хахомов, А. В. Семченко, Ю. В. Никитюк физика твердого тела


    Скачать 1.46 Mb.
    НазваниеГомельский государственный университет имени Франциска Скорины С. А. Хахомов, А. В. Семченко, Ю. В. Никитюк физика твердого тела
    АнкорФизика твердого тела (тексты лекций).doc
    Дата12.12.2017
    Размер1.46 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаФизика твердого тела (тексты лекций).doc
    ТипДокументы
    #11149
    страница1 из 11
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


    Министерство образования Республики Беларусь

    Учреждение образования

    «Гомельский государственный университет

    имени Франциска Скорины»

    С.А. ХАХОМОВ, А.В. СЕМЧЕНКО,

    Ю.В. НИКИТЮК

    ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

    1



    Гомель

    УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

    2010

    Министерство образования Республики Беларусь

    Учреждение образования

    «Гомельский государственный университет

    имени Франциска Скорины»
    С.А. ХАХОМОВ, А.В. СЕМЧЕНКО,

    Ю.В. НИКИТЮК
    ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

    3.1ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ


    для студентов специальности

    1 – 31 04 01 «Физика»

    Гомель

    УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

    2010

    УДК 621.38 (075.8)

    ББК 32.86 я73

    Н 968


    Рецензенты:

    А. А. Бойко, кандидат физико-математических наук, доцент, проректор по научной работе учреждения образования «Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого»;

    кафедра радиофизики и электроники учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины».
    Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»
    Хахомов, С. А.

    H 968 Физика твердого тела : тексты лекций для студентов специальности 1 – 31 04 01 «Физика»: / С. А. Хахомов, А. В. Семченко, Ю. В. Никитюк; М-во образования РБ, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины. – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 128 с.

    ISBN 978–985–439–379–7

    Тексты лекций предназначены для студентов специальности 1 – 31 04 01 «Физика» при изучении дисциплины «Физика твердого тела».
    Содержание


    Лекция 1

    Введение в дисциплину


    4

    Лекция 2

    Кристаллическая структура твердых тел


    8

    Лекция 3

    Электронная структура твердых тел


    27

    Лекция 4

    Классификация кристаллов по типам сил связи


    39

    Лекция 5

    Дефекты в кристаллах

    54

    Лекция 6

    Механические свойства твердых тел


    65

    Лекция 7

    Основы динамики кристаллической решетки


    78

    Лекция 8

    Тепловые свойства твердых тел


    93

    Лекция 9

    Магнитные свойства твердых тел


    106

    Лекция 10

    Сверхпроводимость


    118



    Лекция 1

    Введение в дисциплину
    1.1 Предмет и задачи физики твердого тела

    1.2 История развития
    1.1 Предмет и задачи физики твердого тела
    Физика твердого тела - это наука о строении и свойствах твердых тел и происходящих в них явлениях.

    Физика твердого тела представляет собой один из важней­ших разделов современной науки. Благодаря успехам физики твердого тела стали возможны огромные достижения в областях квантовой электроники, полупроводниковой техники, создания материалов с уникальными физическими свойст­вами, определяющие в значительной степени важнейшие на­правления научно-технического прогресса. Неудивительно по­этому, что примерно половина всех физиков мира - исследова­телей и инженеров - занимаются теми или иными вопросами физики твердого тела.

    Объектами исследования физики твердого тела являются твер­дые тела.

    Предметом физики твердого тела является изучение состава твердых тел, их атомно-электронной структуры, установление зависимости между составом, структурой и различными физическими свойствами в первую очередь кристаллических материалов.

    Физика твердого тела сводится, в сущности, к установлению связи между свойствами индивидуальных атомов и молекул и свойствами, обнаруживаемыми при объединении атомов или молекул в гигантские ассоциации в виде регулярно упорядоченных систем - кристаллов. Эти свойства можно объяснить, опираясь на простые физические модели твердых тел. Строение реальных кристаллов и аморфных тел значительно сложнее, но эффективность и полезность простых моделей трудно переоценить.

    В задачу физики твердого тела входит также изучение вопросов образования и роста кристаллов (кристаллизация) и их разрушения под влиянием различных факторов (плавления, сублимации, растворения и т.д.).

    Одной из наиболее важных задач, стоящих перед учеными и специалистами, является задача созда­ния сверхматериалов с заданными свойствами, точного предска­зания их поведения в экстремальных условиях, установления ресурса работы материалов и т. д. Решение этой и других не менее важных задач невозможно без глубокого освоения и дальнейшего раз­вития физики твердого тела.

    В программу нашего курса в соответствии со стандартом входят следующие вопросы:

    1. Предмет и задачи физики твердого тела;

    2. Кристаллическая структура твердых тел;

    3. Электронная структура твердых тел;

    4. Классификация кристаллов по типам сил связи;

    5. Дефекты в кристаллах;

    6. Механические свойства твердых тел;

    7. Основы динамики кристаллической решетки;

    8. Тепловые свойства твердых тел;

    9. Элементы теории упругости;

    10. Сверхпроводимость.


    1.2 История развития
    Физика твердого тела как наука родилась в начале XX века в связи с развитием атомной физики. Она занимается главным образом изучением кристаллических твердых тел и по­ведением электронов в этих телах. Сто лет назад кристаллы изучались только с точки зрения их внешней формы и симмет­ричных связей между различными коэффициентами, описываю­щими физические свойства кристаллов. После открытия ди­фракции рентгеновских лучей и публикации серии простых и весьма успешных работ с расчетами и предсказаниями свойств кристаллических веществ началось фундаментальное изучение атомной структуры кристаллов.

    Кристаллы многих минералов и драгоценных камней были известны и описаны еще несколько тысячелетий назад. Кристаллом называли вначале только лед, а затем и кварц, считавшийся окаменевшим льдом. В конце эпохи средне­вековья слово «кристалл» стало употребляться в более общем смысле.

    Геометрически правильная внешняя форма кристаллов, об­разующихся в природных или лабораторных условиях, натолк­нула ученых еще в семнадцатом веке на мысль, что кристаллы образуются посредством регулярного повторения в пространстве одного и того же структурного элемента, так сказать, кирпичика. При росте кристалла в идеальных условиях форма его в течение всего роста остается неизменной, как если бы к растущему кристаллу непрерывно присоединялись бы элемен­тарные кирпичики. Сейчас мы знаем, что такими элементар­ными кирпичиками являются атомы или группы атомов. Кри­сталлы состоят из атомных рядов, периодически повторяющих­ся в пространстве и образующих кристаллическую решетку.

    В восемнадцатом веке минералогами было сделано важное открытие. Оказалось, что индексы, определяющие положение в про­странстве любой грани кристалла, по сути целые числа. Гаюи показал, что это можно объяснить расположением иден­тичных частичек в ряды, периодически повторяющиеся в про­странстве. В 1824 г. Зибер из Фрайбурга предположил, что элементарные составляющие кристаллов («кирпичики», атомы) являются маленькими сферами. Он предложил эмпирический закон межатомной силы с учетом как сил притяжения, так и сил отталкивания между атомами, что было необходимо для того, чтобы кристаллическая решетка была стабильным разно­весным состоянием системы идентичных атомов.

    Пожалуй, наиболее важной датой в истории физики твердого тела является 8 июня 1912 г. В этот день в Баварской Ака­демии наук в Мюнхене слушался доклад «Интерференция рентгеновских лучей». В первой части доклада Лауэ выступил с изложением элементарной теории дифракции рентгеновских лу­чей на периодическом атомном ряду. Во второй части доклада Фридрих и Книппинг сообщили о первых экспериментальных на­блюдениях дифракции рентгеновских лучей в кристаллах. В этой работой было показано, что рентгеновские лучи яв­ляются волнами, так как они способны дифрагировать. Работа неопровержимо доказала также, что кристаллы состоят из пе­риодических рядов атомов. С этого дня началась та физика твердого тела, какой мы знаем ее сегодня. В годы, непосред­ственно следующие за 1912 годом, в физике твердого тела было сделано много важных пионерских работ. Первыми кристалли­ческими структурами, определенными У. Л. Брэггом в 1913 г. с помощью рентгеновского дифракционного анализа, были структуры кристаллов KCl, NaCl, KBr и KI.

    Лекция 2

    Кристаллическая структура твердых тел
    2.1 Кристаллические и аморфные тела

    2.2 Кристаллическая решетка

    2.3 Образование плоскостей и направлений в кристалле

    2.3.1 Индексы Миллера
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
    написать администратору сайта