Фейнман - 07. Физика сплошных сред (Р. Фейнман, Р. Лейтон. М. Сэндс - Фейнмановские лекции по физике)

Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сэндс ФЕИНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ 7. ФИЗИКА СПЛОШНЫХ СРЕД Оглавление Глава 30. Внутренняя геометрия кристаллов 9 1. Внутренняя геометрия кристаллов 8 2. Химические связи в кристаллах з 3. Рост кристаллов з 4. Кристаллические решетки з 5. Симметрии в двух измерениях 8 6. Симметрии в трех измерениях 9 7. Прочность металлов 9 8.

Дислокации и рост кристаллов 8 9. Модель кристалла по Брэггу и Наю Глава 31. Тепзоры з 1. Тензор поляризуемости 9 2. Преобразование компонент тензора 9 3. Эллипсоцд энергии 9 4. Другие тензоры; тензор инерции 9 5. Векторное произведение 9 6. Тензор напряжений 9 7. Тензоры высших рангов 9 8. Четырехмерный тензор электромагнитного импульса Глава 32. Показатель преломления плотного вещества 8 1. Поляризация вещества З 2. Уравнения Максвелла в диэлектрике 9 3. Волны в диэлектрике 9 4. Комплексный показатель преломления 8 5. Показатель преломления смеси 9 6.

Волны в металлах ф 7. Низкочастотное и высокочастотное приближения; глубина скин-слоя и плазменная частота Глава 33. Отражение от поверхности 9 1. Отражение и преломление света 9 2. Волны в плотных материалах 9 3. Граничные условия з 4. Отраженная и преломленная волны 8 5. Отражение от металлов 8 6. Полное внутреннее отражение Глава 34.

Магнетизм вещества 8 1. Диамагнетизм и парамагнетизм 8 2. Магнитные моменты и момент количества движения з 3. Процессия атомных магнитиков з 4. Диамагнетизм 5 5 8 10 10 13 17 19 22 23 24 24 27 29 34 36 37 43 44 48 48 51 54 58 62 64 69 69 71 74 80 86 88 92 92 95 98 100 з 5. Теорема Лармора з 6. В классической физике нет ни диамагнетизма ни парамагнетнзма 8 7. Момент количества движения в квантовой механике 8 8. Магнитная энергия атомов Глава 35. Парамагнетизм и магнитный резонанс я 1.

Квантованные магнитные состояния 82. Опыт Штерна — Герлаха 8 3. Метод молекулярных пучков Раби з.4. Парамагнетизм 8 5. Охлаждение адиабатическим размагничиванием я 6. Ядерный магнитный резонанс Глава 36. Ферромагнетизм 8 1. Токи намагничивания 82. Поле Н з 3. Кривая намагничивания 8 4.

Индуктивность с железным сердечником 8 5. Электромагниты 8 6. Спонтанная намагниченность Глава 37. Магнитные материалы 8 1. Сущность ферромагнетизма 8 2. Термодинамические свойства 8 3. Петля гистерезиса 8 4. Ферромагнитные материалы 8 5.

Необычные магнитные материалы: Глава 38. Упругость 8 1. Закон Гука 8 2. Однородная деформация з 3. Кручение стержня; волны сдвига 5 4. Изгибание балки 5 5. Продольный изгиб Глава 39. Упругие материалы 8 1. Тензор деформации 8 2. Тензор упругости 8 3. Движения в упругом теле 8 4. Неупругое поведение 8 5. Вычисление упругих постоянных Глава 40. Течение «сухой» воды я 1. Гидростатика 8 2. Уравнение движения 8 3.

Стационарный поток; теорема Бернулли 8 4. Циркуляция 8 5. Вихревые линии Глава 41. Течение «мокройи воды ~ 1. Вязкость 102 104 105 109 112 112 115 117 123 128 129 134 134 142 144 147 150 153 161 161 167 170 180 182 188 188 191 197 201 206 209 209 214 217 222 225 232 232 235 240 247 250 254 254 ~ 2. Вязкий поток 8 3. Число Рейнольдса 8 4. Обтекание кругового цилиндра 5 5. Предел нулевой вязкости а 6. Поток Куеттэ Приложение (к главе 30) Л.

Брэгг и Дж, Най. Динамическая модель кристаллической структуры 259 261 264 268 269 273 Хлавгз сдО ВНУТРЕННЯЯ ГЕОМЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ * '„1. Епу грепьяя : !'Оме ! Рпп прпеталлоп й) .г. Лггугм1генияя геометпрмя мРтгетгьпллое Мы закончили изучение основных законов электричества и магнетизма и теперь можем заняться электромагнитными свойствами вещества. Начнем с изучения твердых тел, точнее кристаллов. Если атомы в веществе движутся не слишком активно, они сцепляются н располагаются в конфигурации с наименьшей возможной энергией. Если атомы где-то разместились так, что нх расположения отвечают самой низкой энергии, то в другом месте атомы создадут такое же расположение.

Повтому в твердом веществе расположение атомов повторяется. Иными словами, условия в кристалле таковы, что каждый атом окружен определенно расположенными другими атомами, и если посмотреть на атом такого же сорта в другом месте, где-нибудь подальше, то обнаружится, что окружение его и в новом месте точно такое гке, Если вы выберете атом еще далшпе, то еще раз найдете точно такие же условия. Порядок повторяется снова и снова и, конечно, во всех трех измерениях. Представьте, что вам нужно создать рисунок на обоях или ткани нли некий геометрический чертеж для плоской поверхности, в котором !как вы предполагаете) имеется элемент, повторяющийся непрерывно снова и снова, так что можно сделать эту поверхность настолько большой, насколько вам захочется.

Это двумерный аналог задачи, которая решается в кристалле а Литература; СЬ. К 1 ! ! о1, !п!гойко!!оп 1о но1Ы 6!з!е РЛуз1сз, 2п6 од., 1)ои !'ог)г, 1956. (Имоотся перевод: Ч. К и т т ел ь, Введоииоп физику твердого тела, 6!изматгиз, М., 1962.) '!! и ск!ь! 'пяз! 9:1. Рога крпгтззшо з ! ° Крш'та.!эмч! акме р! пге! и!! й э. 1,'ппметрпп в !с! х яззя'репшгз й 6, Симгпзтрмп птрех измерениях й 7, Прочность металлов 3 К. Дислокация и рост кристаллов й 9, Модель кристалла пп Ьрэ!ть г, 11!!и! «Э и в. Юдд.

)7«вторяющийоя риоуиоя обоев в двух ивяврвниях. в трех измерениях. На фиг. 30.1,а показан общий характер рисунка обоев. Один элемент повторяется регулярно, и это может продолжаться бесконечно. Геометрические характеристики этого рисунка обоев, учитывающие только его свойства повторяеб мости и не касающиеся геометрии самого цветка или его художественных достоинств, показаны на фиг.

30.1,б. Если вы возьмете за отправную какую-то точку, то сможете найти соответствующую точку, сдвигаясь на расстояние а в направлении, указанном стрелкой 1. Вы можете попасть в соответствующую точку, также сдвинувшись на расстояние Ь в направлении, укаэанном другой стрелкой. Конечно, имеется еще много других направлений. Так, вы можете иэ точки о» отправиться в точку ~1 и достигнуть соответствующего положения, но такой шаг можно рассматривать как комбинацию шага в направлении 1 вслед эа шагом в направлении 2. Одно иэ основных свойств ячейки состоит в том, что ее можно описывать двумя кратчайшими шагами к соседним эквивалентным расположениям.

Под «эквивалентными» расположениями мы подразумеваем такие, что в каном бы иэ них вы ни находились, поглядев вокруг себя, вы увидите точно то же самое, что и в любом другом положении. Вто фундаментальное свойство кристаллов. Единственное различие в том, что кристалл имеет трехмерное, а не двумерное расположение и, естественно, каждый элемент реп|етки представляет не цветы, а какие-то образования иэ атомов, например п«ести атомов водорода и двух атомов углерода, регулярно повторяющихся.

Порядок расположения атомов в кристалле можно исследовать экспериментально с помощью дифракции рентгеновских лучей. Мы кратко упоминали об этом методе раньше и не будем добавлять здесь к ска- сэ и г. до.л. Прирадиист кристалл кгаж(а (а), кауписски сали (б) и слюды (г). ванному чего-либо, а отметим лишь, что точное располоясенне атомов в пространстве установлено для большинства простых кристаллов, а также для многих довольно сложных кристаллов, Внутреннее устройство кристалла проявляется по-разному. Во-первых, связующая сила атомов в определенных направлениях сильнее, чем в других направлениях. Вто означает, что имеются определенные плоскосют, по которым кристалл разбить легче, чем з других направлениях.

Они называются плоскостями спайпости. Если кристалл расколоть леавием ножа, то скорее всего он расщепится именно вдоль такой плоскости. Во-вторых, внутренняя структура часто проявляется в форме кристалла. Представьте себе, что кристалл образуется из раствора. В растворе плавают атомы, которые в конце концов пристраиваются, когда находят полоткение, отвечающее наименьшей энергии. (Все происходит так, как если бы обои были созданы из цветов, плавающих в разных направлениях до тех пор, пока случайно один из цветков не заг(епился бы накрепко за определенную точку, за ним другой и т. д.,пока постепенно не образовался узор.) Вы, вероятно, догадываетесь, что в одних направлениях кристалл будет расти быстрее, чем в других, создавая по мере роста некоторую геометрическую форму.

Именно поэтому внепшяя поверхность многих кристаллов носит па себе отпечаток внутреннего расположения атомов. В качестве примера на фиг. 30.2,а показана пшичпая форма кристалла кварца, ячейка которого гексагональна, Если вы внимательно посмотрите на этот кристалл, то обнаружите, что его внешние грани образуют не слишком хороший шестиугольник, потому что не все стороны име>от одинаковую длину, а часто бывают даже совсем разными. Но в одном отношении втот шестиугольник вполне правильный: углы между гранями составляют в точности 120'.

Ясное дело, размер той или иной грани случайно складывается в процессе роста, но в углах проявляется геометрия внутреннего устройства. Поэтому все кристаллы кварца имеют разную форму, но в то же время углы между соответствующими гранями всегда одни и те же. Внутреннее геометрическое устройство кристалла хлористого натрия также легко понять из его внешней формы.

На фиг. 30.2, б показана типичная форма крупинки соли. Это опять не совершенный куб, но грани действительно перпендикулярны друг другу. Более сложный кристалл — это слюда, он имеет форму, изображенную на фиг 30.2, в. Этот кристалл в высшей степени аннзотропен — он очень прочен в одном направлении (на рисунке — горизонтальном) и его трудно расколоть, а в другом направлении он легко расщепляется (в вертикальном). Обычно он используется для получения очень прочных, тонких листов. Слюда и кварц — примеры природных минералов, содержавлнх кремний. Третий минерал, содержащий кремний,— это асбест, обладающий тем интересным свойством, что его легко растянуть в двух направлениях, а в третьем он не поддается растягиванию. Создается впечатление, что оп сделан из очень прочных нитей.

ф М. Халмтлчел>кис свявтл в ъч>ллстмпллпх Механические свойства кристаллов несомненно зависят от рода химических связей между атомами. Поражающая неодинаковая прочность слюды по разным направлениям зависит от характера межатомной связи в этих направлениях. Вам наверняка уже рассказывали на лекциях по химии о разных типах химических связей. Прежде всего бывают ионные связи, мы уже говорили о них, когда толковали о хлористом натрии. Грубо говоря, атомы натрия теряют по одному электрону и становятся положительными ионами; атомы хлора приобретают электрон и становятся отрицательными ионами.