Краевые и винтовые дислокации.Вектор Бюргерса.Дислокации и пластичность

Дислокации -дефекты,представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для правильное расположение плоскостей.Типы Дислокации: краевая и винтовая. Образование краевой Дислокации можно представить себе, если надрезать по части плоскости, сдвинуть нижнюю часть относительно верхней на одно межатомное расстояние в направлении, перпендикулярном к верхней части, а затем вновь соединить на противоположных краях разреза. Оставшаяся лишняя полуплоскость обрывается вдоль краевой Дислокации. Величина которого равна межатомному расстоянию, называется вектором сдвига (вектор Бюргерса). В отличие от краевой Дислокации у винтовой Дислокации плоскостью скольжения является любая плоскость, проходящая через линию верхней части плоскости. Винтовая дислокации уже не состоит из параллельных плоскостей, скорее его можно рассматривать состоящим из одной плоскости, закрученной в виде или винтовой лестницы без ступенек. Дислокации могут перемещаться,вызывая пластическую деформацию. Перемещение Дислокации в плоскости скольжения называется скольжением.

6.1.3Понятие о фононах. Теплоёмкость кристаллов при низких и выс-х температ-х

Квазичастицы,соответствующие упругим колебаниям кристаллической решетки называются фононами. Кристаллическое твердое тело отличается от газов, жидкостей и от аморфных твердых тел гораздо большей микроскопической скоординированностью, более упорядоченной структурой на атомном масштабе. Это относится как к кристаллической решетке, так и к электронной структуре, но нас сейчас будет интересовать именно решетка. Благодаря тому, что каждый атом сильно связан с соседями, он сам по себе, в одиночку двигаться не может - он заставляет двигаться в такт себе и соседей. В результате, микроскопическое движение в кристалле надо представлять себе не как движение отдельных атомов, а как определенные коллективные, синхронные колебания большого числа атомов. Такие колебания называются фононами. В терминах фононов можно описать и звуковые волны, и теплоемкость кристалла, и сверхпроводимость некоторых материалов. Фононы являются бозе-частицами: число фононов, соответствующих определенному колебанию, может быть сколь угодно большим. В состоянии термодинамического равновесия среднее число фононов зависит только от энергии фонона (частоты колебания). При высоких температурах, T >> ħω, число фононов пропорционально температуре.Таким образом, пока температура превосходит энергию фонона, квантовые эффекты не играют роли. Они играют существенную роль при низких температурах. Если T << ħω, то среднее число фононов экспоненциально мало. Энергия колебания не может быть меньше энергии одного фонона, а энергия фонона много больше характерной тепловой энергии, поэтому такие колебания практически не возбуждаются.

6.1.4Решёточная теплопроводность.Размерный эффект в теплопроводности кристаллов.

6.1.5Эффект Мёссбауэра и его применение.

физический процесс, в котором ядра атомов, связанные в твердом теле, испускают и поглощают g-кванты (коротковолновое рентгеновское излучение) без изменения внутренней энергии. Спектральные линии упругого испускания и поглощения g-лучей чрезвычайно узки, что позволяет использовать эффект Мессбауэра для измерения малых сдвигов энергии (частоты) g-квантов, вызванных теми или иными воздействиями на ядро.Когда атом кристалла, поглощая или излучая энергию, приобретает небольшой импульс, он претерпевает отдачу, излучая звуковые волны (фононы), и его энергия уменьшается. При испускании g-кванта ядро отдачи движется со скоростью, примерно равной скорости звука в кристалле vзв., и доплеровский сдвиг частоты испускаемого излучения, обусловленный этим движением, составляет примерно vзв./c, где c - скорость света.Энергия кванта пропорциональна его частоте, и при вылете из кристалла квант теряет примерно одну миллионную долю своей энергии.Аналогичная картина наблюдается при поглощении g-кванта. Естественная ширина линии Dn связана со временем жизни возбужденного состояния t соотношением Dn = 1/t. Доплеровский сдвиг может в миллион раз превышать естественную ширину линии. В результате ядро оказывается неспособно поглощать собственное излучение. Спектральные линии испускания и поглощения для неупругих переходов сдвинуты по разные стороны относительно E0 (энергии ядерного перехода при упругом столкновении) и сильно уширены. Мессбауэровский эффект может наблюдаться на ядрах стабильных изотопов, обладающих возбужденным уровнем, из которого имеется прямой переход в основное состояние, причем энергия перехода достаточно мала (примерное условие R < 0,1 эВ). Этим условиям удовлетворяет МЕССБАУЭРА ЭФФЕКТ 80 изотопов, а мессбауэровский эффект наблюдается в 20 из них, в том числе у Fe57, Sn119, Zn67. Применение эффекта Мессбауэра. Подтверждение принципа эквивалентности. Один из наиболее значимых результатов, полученных благодаря применению эффекта Мессбауэра, состоял в подтверждении эйнштейновского принципа эквивалентности. Согласно этому принципу, лежащему в основе общей теории относительности, физические явления в поле тяготения неотличимы от явлений, наблюдаемых в неинерциальных системах отсчета. В частности, поведение тел на Земле не изменится, если вместо ускорения силы тяжести появится ускорение, направленное вверх и равное 9,8 м/с2 (ускорение свободного падения). Предположим, что квант света движется сверху вниз с высоты h над уровнем Земли. Он пройдет это расстояние за время h/c. Если бы все это время Земля двигалась вверх с ускорением g, то скорость кванта составила бы gh/c, и наблюдатель, находящийся на Земле, зарегистрировал бы доплеровское смещение длины волны света в сторону более коротких волн Dn/n = gh/c2. Согласно принципу эквивалентности, точно такое же смещение должно наблюдаться и в поле тяготения Земли.