Відмінності між версіями «Тверде тіло»

31 байт додано ,  9 місяців тому
| footer = Схематичне зображення атомної структури невпорядкованого аморфного (зліва) та впорядкованого кристалічного (справа) твердого тіла.
}}
Властивості твердих тіл визначаються їх хімічним складом і залежать від характеру міжатомних зв'язків, типу [[кристалічна структура|кристалічної структури]] та ступеня кристалічної досконалості, а також від фазового складу. Залежно від кількості складових компонентів, що входять в них, тверді тіла можна поділити на прості (однокомпонентні) і складні (багатокомпонентні), останні у свою чергу, можуть бути [[хімічна сполука|хімічною сполукою]] ([[неорганічні сполуки|неорганічною]] або [[органічні сполуки|органічною]]) або [[твердий розчин|твердими розчинами]] різного типу ([[тверді розчини заміщення|заміщення]], [[твердіТверді розчини вкоріненняпроникнення|вкорінення]]).
 
За типом упорядкування атомів розрізняють [[кристал]]ічні і [[Аморфні речовини|аморфні]] тверді тіла. Кристали характеризуються наявністю просторової періодичності в розміщенні рівноважних положень коливань атомів, тобто наявністю [[Кристалічна ґратка|кристалічної ґратки]]. Атоми аморфних твердих тіл коливаються поблизу невпорядковано розміщених точок.
Цілісне уявлення про кристалічну структуру твердих тіл, як сукупності атомів, впорядковане розміщення яких у просторі забезпечується силами взаємодії було сформоване [[Огюст Браве|Огюстом Браве]] у 1848 році, хоча перші ідеї такого роду висловлювались у трактатах [[Ніколас Стено|Ніколасом Стено]] (1669), [[Рене-Жюст Аюї|Рене-Жустом Аюї]] (1784), [[Ісаак Ньютон|Ісааком Ньютоном]] у роботі «[[Математичні начала натуральної філософії]]» (1686), у якій розрахована [[швидкість звуку]] у ланцюжку пружно пов'язаних часток, [[Даніель Бернуллі|Даніелем Бернуллі]] (1727), [[Оґюстен-Луї Коші|Оґюстеном-Луї Коші]] (1830) та іншими.
 
У 1912 році [[Макс фон Лауе|М. Лауе]] спостерігав [[дифракція|дифракцію]] [[Рентгенівське випромінюванняпроміння|рентгенівських променів]] на кристалах, чим остаточно затвердив уявлення про кристалічну будову твердих тіл, як впорядковану дискретну структуру. У 1913 році [[Вільям Генрі Брегг| В. Брегг]] встановив співвідношення, що пов'язує період кристалічної ґратки, довжину хвилі рентгенівського випромінювання з напрямами дифракційних максимумів (див. [[Бреггівська дифракція|закон Брегга]]). На основі цього були розроблені методи експериментального визначення розташування атомів в кристалах й вимірювання міжатомних відстаней, що поклало початок [[Рентгеноструктурний аналіз|рентгеноструктурному аналізу]] та іншим дифракційним методам дослідження структури твердих тіл. У 1927 році [[Клінтон Джозеф Девіссон|К. Дж. Девіссон]] спостерігав дифракцію електронів на кристалі. Згодом була виявлена дифракція нейтронів та інших часток.
 
В подальшому фізика твердого тіла поділилась на низку областей, вирізняння яких відбувається шляхом виділення або об'єктів дослідження (фізика металів, фізика напівпровідників, фізика магнетиків тощо), або методів дослідження властивостей твердих тіл ([[механічні випробування|механічних]], теплових, [[Рентгеноструктурний аналіз|рентгеноструктурних]], [[магнітні методи|магнітних]] тощо).
До термічних (теплових) належать властивості, які виявляються під впливом [[Теплова енергія|теплових]] полів.
 
До електромагнітних властивостей умовно можна віднести [[радіаційна фізика|радіаційні]], що проявляються при впливі на тверде тіло потоків мікрочастинок або електромагнітних хвиль значної жорсткості ([[рентгенівськеРентгенівське випромінюванняпроміння|рентгенівських]], [[гамма-промені]]в тощо).
 
=== Механічні властивості ===
Для ізотропних матеріалів, ''коефіцієнт лінійного теплового розширення'' становить приблизно одну третину від об'ємного коефіцієнта теплового розширення.
: <math>\alpha_V \approx 3\alpha_L</math>
Матеріали з анізотропною структурою, такі як кристали чи [[композитКомпозитор Глінка|композити]]и, зазвичай, мають різні коефіцієнти лінійного розширення <math>\alpha_L </math> у різних напрямках. У результаті, загальне значення об'ємного розширення розподіляється нерівномірно серед трьох осей. У таких випадках для розрахунків теплового розширення слід вводити тензор коефіцієнта теплового розширення, що може містити до шести незалежних компонентів.
{{Main|Теплове розширення}}
 
 
=== У теорії пружності ===
У [[Теорія пружності|теорії пружності]] та її прикладному застосуванню [[Опір матеріалів|опорі матеріалів]] також розглядаються моделі, котрі враховують і абсолютизують окремі властивості твердого тіла. До цих властивостей відносяться: ''[[деформівність]]'', ''однорідність'', ''суцільність'', ''[[Ізотропія|ізотропність]]''. Прийняття умов однорідності і суцільності при малих деформаціях дозволяє застосувати методи аналізу нескінченно малих величин, що суттєво спрощує побудову теорії опору матеріалів.
 
Вважається також, що залежність між напруженнями і деформаціями описуються є лінійною (див. [[Закон Гука]]).