Izotropia este independența proprietăților fizice ale unui corp de direcția din interiorul acestuia. Dacă astfel de proprietăți fizice ale corpului ca modul de elasticitate, coeficientul de conductivitate termică, indicele de refracție etc. sunt aceleași în toate direcțiile, atunci un astfel de corp va fi izotrop.
În cazul în care, cu toate acestea, pentru diferite direcții ale acestor proprietăți vor varia în acest organism, noi spunem că un corp are anizotropie, ilianizotropiey. În consecință, sub dependența proprietăților anizotropie se înțelege un corp macroscopic omogen de direcție în raport cu axele de coordonate asociate cu corpul însuși. Corpurile amorfe, lichidele și gazele sunt izotropice. Anizotropie este o trăsătură caracteristică a detecta kristallov.No anizotropie nu poate avea nici solide cristaline, și numai umonokristallov. Majoritatea altele au materiale cristaline, de exemplu, metale yavlyayutsyapolikristallicheskimi., „Ie ele constau dintr-un număr mare de intergrown cu fiecare alte boabe mici cristaline (care sunt stocate în aceleași direcții ale axelor cristalografice) diferite orientări. Dacă nu există o ordine specifică în orientarea acestor cristale mici, atunci acest corp policristalin va fi izotrop. Dacă orientarea boabelor cristaline ordonare observate (si poate pri.takih metodele de prelucrare a metalelor, cum ar fi laminare, broșat, desen), al nazyvaetsyateksturirovannym materiale și detectează unele anizotropie.
Procesul de solidificare a unui metal pur racit uniform este explicat schematic în Fig. 1.14, care prezintă patru etape de cristalizare. Fig. 1.14 și corespunde etapei inițiale de cristalizare - nucleaŃie apare aspectul (indicat prin cruci). În a doua etapă (Fig. 1.14, b) centre de cristalele cresc și devin paralele cu apară nou tsentry- în a treia etapă (Fig. 1.14, c) creșterea cristalului continuă, unele dintre ele se confruntă .i interfera unele cu altele în înălțime. Apariția centrelor de cristalizare continuă în faza lichidă. Fig. 1,14, cristalizarea este terminată; a fost obținut un conglomerat de granule de formă neregulată - policristalit.
În cazul metalelor policristaline obișnuite, boabele cristaline sunt atât de mici, încât, de regulă, ele sunt discernibile numai atunci când sunt observate într-un microscop. Dar, cu o răcire lentă a topiturii metalice, este posibil să se obțină un lingou cu granulație grosieră, în care boabele cristaline sunt ușor de văzut cu ochiul liber. Dacă aplicăm o metodă specială pentru răcirea topiturii metalice, putem obține probe în care va exista doar un singur granulat de cristal, un cristal. Astfel de probe cu un singur cristal se numesc monocristale.
În natură, există monocristale destul de mari de minerale și, uneori, metale (nuggeturi de aur). Este posibil să se obțină artificial cristale de multe substanțe (inclusiv metale) în mod artificial. Pentru a face acest lucru, trebuie să observăm uneori o tehnologie foarte subțire și destul de complexă.
Un bun exemplu tărie anizotropiimehanicheskoy de cristal este abilitatea de a clivat cu ușurință cristale de mică în foi subțiri într-o anumită direcție și să aibă o rezistență suficientă în direcția perpendiculară. Monocristalele unor metale (zinc, bismut, antimoniu), de asemenea, sunt ușor de rupt în anumite planuri. Planul de scindare este o oglindă bună. Exemplele cunoscute ale anizotropiei proprietăților electrice ale cristalelor piezoelectrice, anizotropiei optice (birefringență). Studiile au arătat că cristalele pot avea anizotropia conductivității termice, conductivității electrice, proprietăților magnetice etc.
Care este motivul anizotropiei cristalelor? Motivul anizotropiei este că cristalele au o structură strict ordonată. Cea mai importantă consecință a structurii ordonate este anizotropia proprietăților fizice ale cristalului.
Să explicăm ceea ce sa spus în Fig. 1.15, care arată dispunerea atomilor într-un cristal. Planul modelului coincide cu unul dintre planurile care trec prin nodurile laturii cristalului. Putem spune că cristalul este un pachet de asemenea avioane, situate ca niște coli de hârtie într-o carte.
În cazul în care secțiunea de produse a unor astfel de planuri de cristal perpendicular pe planul desenului, în funcție de orientarea de aranjare densitate avioanelor secțională atomilor pe ele vor fi diferite. În Fig. 1.15 direcțiile planurilor de tăiere sunt reprezentate de linii solide. Se vede clar din figură că densitatea "populației" avioanelor de către atomi este diferită; dacă aceste planuri sunt aranjate în ordinea descrescătoare a densității de suprafață a atomilor, se obține următoarea serie: (010) (100) (110) (120) (320)
În același timp, este clar că distanțele dintre planurile secante adiacente sunt mai mari, cu atât mai densă este "populația" atomilor lor.
Este ușor de imaginat că în cele mai densizate planuri, atomii sunt mai strâns legați între ei, deoarece distanțele dintre ele sunt mai mici. Pe de altă parte, avioanele cu cea mai mare densitate, fiind departe unul de celălalt pe distanțe relativ mici, vor fi conectate slab între ele. În consecință, cristalul nostru condiționat are o anizotropie de rezistență mecanică: cel mai ușor este să-l împărțiți de-a lungul planului (010).
Pe baza celor de mai sus, putem generaliza faptul că alte proprietăți fizice ale cristalului (termic, electric, magnetic, optic) pot fi diferite în direcții diferite.
Anizotropia proprietăților fizice ale cristalelor este utilizată în tehnologia bazată pe utilizarea cristalelor singulare (electronică semiconductoare, inginerie electrică și radio, optică cristalină etc.). Elementele monocristaline ale dispozitivelor semiconductoare, stabilizatoarele de frecvență, senzorii piezoelectrici, dispozitivele optice (amintiți-vă, de exemplu, prisma dispozitivului Nikola) sunt fabricate cu respectarea strictă a direcției cristalografice. În aceste scopuri, este necesar să se producă o probă de cristal unic, nu numai cu o anumită puritate, formă și dimensiuni, ci și cu orientarea dorită a axelor cristalografice.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: