• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fizyka ciała stałego

    Przeczytaj także...
    Przenikalność elektryczna – wielkość fizyczna charakteryzująca właściwości elektryczne środowiska, oznaczana grecką literą ε (epsilon).Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.
    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.
    Wymiana atomów w ciele stałym w wyniku dyfuzji
    Model upakowania atomów w krystalicznym ciele stałym
    Obraz SEM przykładowego ciała stałego – szczawianu wapnia (kamień nerkowy)
    Bizmut krystaliczny opalizujący w wyniku utlenienia warstwy powierzchniowej
    Aparatura, za pomocą której Wiedemann i Franz ustalili zależność LT = K/σ

    Fizyka ciała stałego - dział fizyki zajmujący się ciałami stałymi, tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią fizyki materii skondensowanej.

    Model Debye’a – model fizyczny ciała stałego używany w termodynamice i fizyce ciała stałego, wprowadzony przez Petera Debye’a w 1912 r., pozwalający wyznaczyć ciepło właściwe w zależności od temperatury.Ciecz Fermiego – rodzaj cieczy kwantowej fermionów powstałej w specyficznych warunkach, przy zachowaniu dostatecznie niskiej temperatury. Model cieczy Fermiego zakłada istnienie oddziaływania fermion-fermion, przykładem takiej cieczy są elektrony w metalu. Fenomenologiczną teorię cieczy Fermiego przedstawił radziecki fizyk L. Landau w 1956 roku.

    Z mikroskopowego punktu widzenia, atomy i cząsteczki w ciele stałym zachowują swoje położenie względem innych atomów, wykonując tylko pewne drgania wokół swoich średnich położeń. Atomy te mogą być ułożone w przestrzeni zgodnie z pewnymi regułami symetrii - mówimy wtedy o kryształach. Obok kryształów klasycznych, w których cała struktura atomowa da się przedstawić w postaci pewnego powtarzającego się w przestrzeni wzoru, możliwe są również tzw. kwazikryształy, w których atomy tworzą nieperiodyczną sieć o symetrii np. pięciokątnej, oraz ciała amorficzne czyli bezpostaciowe, w których nie ma dalekozasięgowego uporządkowania.

    Nazwą magnetyzm określa się zespół zjawisk fizycznych związanych z polem magnetycznym, które może być wytwarzane zarówno przez prąd elektryczny jak i przez materiały magnetyczne.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    Współcześnie, głównym kierunkiem badań są własności mikroskopowe, określone prawami mechaniki kwantowej. W szczególności badana jest teoretycznie struktura elektronowa. Z reguły polega to na rozwiązywaniu wielociałowego równania Schrödingera metodami numerycznymi. Ta metoda jest skomplikowana, dlatego opracowuje się szereg przybliżeń, których testowanie i ulepszanie stanowi odrębną specjalizację. Istnieje nadzieja, że ta metoda pozwoli na przewidywanie mikroskopowych własności ciał stałych.

    Gustav Heinrich Wiedemann (ur. 2 października 1826, zm. 24 marca 1899) – niemiecki fizyk, znany dzięki jego pracy piśmienniczej oraz prawu noszącego jego nazwisko.Rentgenografia strukturalna – technika analityczna używana w krystalografii i chemii. W krystalografii jest stosowana w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej daną sieć krystaliczną. W chemii metoda ta umożliwia dokładne ustalenie struktury związków chemicznych tworzących analizowane kryształy.

    Laboratoria fizyków ciała stałego są z reguły nastawione na badanie określonych własności ciał, co odpowiada określonym specjalizacjom. Można tu wymienić własności magnetyczne, przewodnictwo elektryczne, własności mechaniczne i optyczne, które są opisywane przez odpowiednie stałe materiałowe. Takimi stałymi są podatność magnetyczna, temperatury krytyczne charakteryzujące różnego rodzaju przemiany fazowe, moduł Younga, przenikalność elektryczna itp. W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się badania własności, wynikających ze szczegółów struktury o rozmiarach nanometra, tj. 10 metra, tzw. nanotechnologia.

    Nanotechnologia – ogólna nazwa całego zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych struktur o rozmiarach nanometrycznych, czyli na poziomie pojedynczych atomów i cząsteczek. Rozmiary nanometryczne nie są jednoznacznie zdefiniowane. Powszechnie znany przedział 1,5 - 100 nm nie znajduje potwierdzenia praktycznego. Obecnie uważa się iż granice rozmiarów nanometrycznych leżą tam, gdzie rozmiar struktury koreluje z właściwościami fizycznymi materiału.Defekty struktury krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci przestrzennej. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach. Wynikają one z natury procesu krystalizacji.

    Główne zagadnienia[]

  • Ciało amorficzne
  • Sieć krystaliczna
  • defekty sieci krystalicznej
  • kwazikryształ
  • model wolnych elektronów – zob. elektron swobodny
  • rentgenografia strukturalna
  • Struktura elektronowa
  • pasma elektronowe
  • fale Blocha
  • masa efektywna
  • dziura elektronowa
  • gaz Fermiego
  • poziom Fermiego
  • ciecz Fermiego
  • ekscyton
  • Zjawiska transportu
  • przewodnictwo elektryczne
  • efekt Halla (klasyczny)
  • efekt Halla (kwantowy)
  • magnetoopór
  • nadprzewodnictwo
  • Własności mechaniczne
  • model Debye’a ciała stałego
  • sprężystość
  • efekt Mößbauera
  • fonon
  • Własności optyczne
  • optyka kryształów
  • Bibliografia[]

  • Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998. ISBN 8301127066.
  • Prawo Wiedemanna-Franza – postulowane w 1853 roku przez Gustawa Wiedemanna i Rudolpha Franza, a ostatecznie obalone doświadczalnie w 2011 prawo fizyczne, które stanowiło, że stosunek przewodnictwa cieplnego i przewodnictwa elektrycznego w dowolnym metalu jest wprost proporcjonalny do temperatury.Moduł Younga (E) – inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł (współczynnik) sprężystości podłużnej (w układzie jednostek SI) – wielkość określająca sprężystość materiału. Wyraża ona, charakterystyczną dla danego materiału, zależność względnego odkształcenia liniowego ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Nanometr (symbol: nm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna miliardowa metra czyli jedna milionowa milimetra. Jeden nanometr równa się zatem 10 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-9 m oznaczający 0,000 000 001 × 1 m. Rzadko stosowana jest również stara nazwa milimikron.
    Szczawian wapnia – organiczny związek chemiczny, sól wapniowa kwasu szczawiowego. Związek ten zawarty jest w roślinach uprawnych, m.in. w szczawiu (jego wakuoli). Jest niewchłaniany przez człowieka. Natomiast w postaci krystalicznej może zaczopować kanaliki nerkowe i doprowadzić do powstawania kamieni nerkowych.
    Kamica nerkowa (moczowa) (łac nephrolithiasis, urolithiasis) - choroba polegająca na powstawaniu złogów (tzw. "kamieni") w nerkach lub drogach moczowych na skutek wytrącania się związków chemicznych stanowiących prawidłowe lub patologiczne składniki obecne w moczu.
    Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze.
    Gaz Fermiego, (gaz elektronowy Fermiego, gaz fermionów) jest to model opisujący idealny gaz kwantowy nieoddziałujących fermionów. Jest kwantowomechanicznym odpowiednikiem klasycznego gazu doskonałego dla cząstek podlegających statystyce Fermiego-Diraca. Zachowanie elektronów w metalach i półprzewodnikach, neutronów w gwiazdach neutronowych może być z pewnym przybliżeniem w niektórych sytuacjach opisywane przez idealny gaz Fermiego.
    Ciało amorficzne, ciało bezpostaciowe – stan skupienia materii charakteryzujący się własnościami reologicznymi zbliżonymi do ciała krystalicznego, w którym nie występuje uporządkowanie dalekiego zasięgu. Ciało będące w stanie amorficznym jest ciałem stałym, ale tworzące je cząsteczki są ułożone w sposób dość chaotyczny, bardziej zbliżony do spotykanego w cieczach. Z tego powodu ciało takie często, choć błędnie, nazywa się stałą cieczą przechłodzoną. Jednak ciecz, w tym także ciecz przechłodzona, może płynąć, a ciało stałe utrzymuje swój kształt.
    Dyfuzja - proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym), będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka. Ze względu na skalę zjawiska, rozpatruje się dwa podstawowe rodzaje dyfuzji:

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.025 sek.