Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 35
Текст из файла (страница 35)
~ г зурными единицами лвнжсния являются цнчи частины, то ссгь щрукзурныс ед из в им веществ». В конлснсир:паннам сасюянин средняя энергия элементарных всзбулдспий ассгда меныае зн«рши взаимодействия структураых единиц вевссшц «старые поэтому не могут являться сгрукгуриыми единицами движения. то есть носителямн линамичеакнх свойств вешсствц Структурными сдюввмни лвнжеиия становятся сами элементарные возбуждмвш — кшнты ваэбуашений ассы ансамбля структурных единиц, составляющих пашеепю.
Эти кванты вазбужшннй иазьквюзся каазнчастнцвми. Вали каазичасцщы существуют дссткгшно дшгпг в иеизькнном виде, они подобны частицам. то есть характеризуются опрелеюннымн значениями энерпги и импульса Условием сущесшшшиия кеазичмтигг является слсауюпке зрсбшшниез время хапин квазичасткцы т должно быть мног о бслыне неопределениаати ао времени дг, вмтекаюшей нз сгютнашени» неопределенностей та'дг =— й (бд) Е гле Š— »карги» иказичастмшэ. При условии (У.!) соответствующие «аазичастнпам есзбужжнные состояния ачитаютс» кшзисгационариымн. Гл еа 1' Гзг. К Лшхле«л ю .
люси«люты о м Лолвк(щя а ва тме онн ог «ленной с е ж своего появленщ и юшеыьошщзйя, Это основное рпличие между квазичвстииамн и щетинами. В лииамическом оп«ею!ни ьюзичастицы и частицы аписы. ° «ются алим!ко«а. Кониепция шлзнчастиц бьша щ«дложна и развита е 1941-1952 гг. ЛЛЛаилау. Она пазвсллет описать сложную динамику системы сипьно взаимодействующих частиц системой слабо взаимслейсгеуюших элемензврных возбукдений — кеазичаспщ щлорые, в первОм лрибви кении, Концеппия кввзичастиц позволяет сильна упросппь кипение многих шлпч, отныягнищн к проиеыам взаималейспиш системы частиц с внешними частицами.
свещи эти миогочаститные щюыссм к элемшпарным и Г щ п«шии ч ни г а иы нлн рлхления новых ьеазичасгли Схема. пояснегаща вшнмосвезь (в рыках теории юшигшюго поля) эвемоигар ых чахни ссставлеющнх вашество н конденсированном сосюянии, и ююзлчастиц, иллн«грируетс» рис. 5-1. к ег м Зг з ! ег тт ьз В «1 3, г. и, Риг.5-! С «маями ывпазлемеитшнычестни юн «пщвыагеьтее Поскольку в одной и той же сиатсме могут прзяел пъсл раъпщные виды движения, то, следовательно могут суи~щтесеатыйсбдд~в щпав элемзцщйныхшйбужщйцф — иющгн~л Полная энергия системы равна су ме энергии ссновнош состояния и э!горгин злемешарных возбуждений, Основными харакщристщ«ми квазичастии являются: 1) зарел; 2) энергия Е; 3) кщпиимпуш,с р; 4) зфбаклшная масса *; 5) запои дисперсии Е(р) — зависимость энергии кеазичастюпг ст ее квззиимпульса. Например, для свободной квазнчаслщм с массой элеи. симссзь энергии ы нипулыи имеет вид: Е= —,; р [5.2) 2 б) с штистика.
ко«арой аписыюется ансамбль кеазичаспщ; лл тз спектральная битность состояний — 9)к — чиоло а«таяний с бб энерщейеиптсрвелеЕ«(Е 4Е). 95.4. Рлссейкпс кпазкчйсткц й кристаллах К4.!. Рассеяние н взаимодействие кввзичастиц Кеазичж'щлы могут вэан одейсшовать друг е прутом. с квазичасг— нами пру!их типов, а также с лефектами крисщлличас«ай решетки (дислокациями. прим«оными атомами.
вакансиями, гранииами «ристаела и тл.). Взаимодействие юстиц «ел«его», с одной сторзны, нжгржолимьгм условием усшновщггия термодинами «ского равцовеси» в системе, в с другой стор: ны, опрелел ет и етюу лвюксния «вазичасгии в различных п(шцессах переноса и, зщ м обрезом, — свойстве кристаллов (теплопроволнссп элехтрапрыющюсп и лр.), Выбывыгие квазичасппы ю рассматриваемыо процесса паренсов нвзьгвщтся рааиюгнем релаксацией. В большинстве случаев единичный акт взаималейсгвия не эклавалентен вату рассюних Ншгримцх в пропессах, саззанных с переносом импульса, пад р«сеянием понимаема такое юаимодейспше, при катаром на гальный импульс чвстицьг юменястпг на вели зину лорелеи самого импульса, то есть когда часпща выбывает нз потока.
Волн импульс частиц, на огорых п!аи ллг рассели!, мн го г ьша начю ного импульса рассмаз пи«асмой часзишз, то для одного акта рассеяния н«обход«ма болмнсе число элементарных «кпш «заимадейстпи». Поэюму дпя харак«риси!хи 198 ЧАСТЬ В знементарногп акта взаиможйспщя необходимо имети понятие ~~хм пгвности еза ач е егин» к сема г няае ожа осе»ниа.
див»н нае ситуация можт иметь место и в тек »Ю и»х, когда под ак ом рассеяния пою»прис»несся процесс, при «пгсром иаазич«егина перелдст избыпжную зяергию крутим к»аз«частицам, а в кюкдом единичном акте юаимодсйстпия перед»сто» лищь меть избьпочной энергии. Есюстаеннс что могут быть и такие проломы, при мпорых достюочио ол.- ею акта взеимодейщзи», чтобы к»азмчаюина аерзулесь в неэозбужденно» состояние 5А.В Упрупю и неупругое рекс»инне Вводится даа основных типа рис»юлия «»азичютнж упругое и неуп-з ругее.
Рассеяние квази истицы пазы»асзс» упругими, если в результате„ амнмодсйсгэик импульс к»азичаспщы нзмеияетс» только оо напра»ле° «он го ю ю с о ел ие.тоеоп. нити е . ер е- сгицы со«ран»же» неизменной. Вюимолейстаия, при юторык изменяется юличина нмпуласе, то есть и нинон\ческая энергия, вюаг название нсупрюих, Кеж«ый механизм рисеяиия харакгсризуетса частотой о н вгжмсием релаксации 1=11«, а также длиной сеободною пробега к«азы истиц г = 1'г, тле Р— скорощв «»азкчастнцы Следует различать аремюю релаксации по импулыу тг и по зиергнн тс, ноторы» характеризукп сюрссзь изменен«» импульса и ссоцмтстаенно энергии и рщультате последовательных акын взаимодействия, Параметры т и т, онрсделиют ыютаетстаующис длины свободною пробста Гр =Утр н 1« =Уз«.
(5.3) Дл» упругого рассеяния, при котором »нерпы каазичастины практи-' чески не иниенлетс», времена релаксадпи ло импульсу и энергии сил~но о личаются друг рт прута, причем тг»п При иеупругам рассеянии ероисходят юменеиия кю импульса, так и энергии. В этом г у ме тг и ю мо-' гУг бып. близки по попцжУ величины. Одиа«о, кан пРакилц тг>тгт по-1 скольку рсяаксаци» импульса проиаюлит «ая за счет юмеиения его «бсолютной еелнчины, так и за счет гомон»ни» напра«юлия. В тек случаях, «огда ыюггичный акт вюизкдейстаия явлются аатом ' рассщггия. то на ляпис с«ободиопз пробег» 1 = Ут «и»зачастила нэижеюя каке«сболная, ис юменяя сапега состояния. В тех же случаях, когда за «рема реле«сенин частице испытываю мною элементарных акгоа аюимодейсзяия, пктсяние частицм нопрерыено изменяется на денис с»ободного пробега, и движение такой чютицы »одобно движению часпщы в вязкой орел».
чАсть и Периодические структуры (кристаллы) Г . 1. Крьпмммве вс сюруюлур Е КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ 201 Р «. 1-1 Вбрвз ьри взлическо« "гдуюуть р ссслв смкм Шанса «пр ат»в стгенвж рамаз Из всех типов канденсироввинык сасюянит кристаллическое сссзпвние «»угада наиболее полна. Твори». разработанная для крисз шла«. лепв в основу описаны» и других всшссш. пслш«тью не анисим«мыл черней криаталлса и нахошшшс» «ак в твердом. тш и н жилкам сасюяниях. Начввм наунюй кристелиографии считают 1б69 г., кагл» Н.
Г генон открьш запои постоянен« углов межву гранями крис!шла, Далю. в 1774 г. Рене Гвен сформулиро»ы закан.целых часел длн определения пслонснив »тих граней а Шххтраисше Следую«ей вехой в развитии кристаллографии сало открытие П 895 г ) и испол шов»вне (1912 г., М Пауз) рентгеновских лучей лля нес«славина кристаллической шрушуры. В начале ХХ ыка Б С.Федоровым лля описания симметрии кристаллов были саванны 230, тзк ивтываемьп, Фала)васки» групп В то вс самое время Вульфам и Брэпами было получена ссновюе ура»!вше рситгсноструктуриого аиалюа — закон Вульф»-Брзггсв. Кристалл (ат гре ь шум«1) «ш «ешесгво.
имею«в криаталличсскую структуру, прелсгавлшт собой твердое зсгю. оГшалаюшее регикулярным (решетчатым) строением. Поныне кристаллической структуры в««мает в ссбд понятие кристаллической ревев»и н понятие базиса (рис. 1-1). Крвсталлнческан решет«« — математи «окая «бсгракИин — регугврное гарно»и«еское распавовснгге точек (узлов) в гйнхтранспе. Базис — атом ьши группа атоьюв. свяюнньв (прионсан.
иых) с квклсп ио«р шетки. Вше»ты«бнин. Криаталлическ)ю структуру с базисам, оюгаяшим ш олного атома или иона, част назьвают моиаатомиой решегв К Юз !д !. Кристалл скк сыру оиуры таб м 1-1 й).1. Элементы симметрии ирисзжллыческих решатаи Сн рия — мо свойства «рнсталлол сювыешюъсл юри иг г!штах, »ражелюп.падал еь их лед ю ш,атаюкс при юмбина ияь'ам«операциии.
Симметрия аэиачает вмысжиосш прсобраюввннй семки, совыешвюших его с самим собой. Ярупгми сжнтми. «аждый тип симметри э!кбует. чтобы объект, получаемый в ретулмате преобразований данного нпа симметрии, сони«дал с исходным объектом. Симметр я внешней формм (огранки) «ристюша опрелелхетм симметрией его атомного стркнпя «юсиа» юбуславливмт также и симнегрию фиэнческих свойств «ристалла.
Принципы симметрии, лежашие а основе «риствллографии, несут глубокую инфармацию а эатлюх прнровы. В ссвремеинои теоретической физике законы снмчетрни играют особую рюэж. В осгюле строгай симметрии «ристаю ов г«мит основной закон фиэики — примем миаиыума энергии. Описание геометрии и свойств «рисюююв эггачигатьно упрошается, если крис аллограф«кскую систему юорпиваг выбрать в ссотвектвии с симметрией «рнставла.
Эта означает, что асн мюрлинат выбираююя нараллельиа ю|н перпендикуляргю главным Осям н пласт«тяы симметрии. Савокупнссп, апераиий симметрии образуют группу бв математическом смысле) симметрии, Прссгрэнственные группы симметрии апнсыва|аг атомную структуру )н решетку, и бюис) крвстмлав. Они в«эю яют в себя вге операми сицмсгр н Всего сутцествует 230 пространственных !фа«арам«их) групп. К ав»гиейш«ы а~тцмшпм !л!жюбреэюевннли) сиыыеэ)эии юп«октав, прежде вс га. трансляциюиные преобразования, а та«же тючечпые опер»- цни енмметрннг опе!иции ерем!ел я и етражгтт (таб«1-1). Точечные группы симметрии, наэынаемме так, пас«ольку прн операциях точечной группы сииметрин омм точка объекта остается «еполвиь~юй, описывают виешюою форму криеталлол, разделяя их на «ристюьюграфические кяасшл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
