Բյուրեղը տարբերվում է ամորֆ պինդից: Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ՝ կառուցվածք և հատկություններ. Համակարգող համար ք.ն.

Պինդները բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ են։ Բյուրեղն այն է, ինչ հին ժամանակներում անվանում էին սառույց: Եվ հետո նրանք սկսեցին քվարցն անվանել բյուրեղ և այդ հանքանյութերը համարեցին քարացած սառույց: Բյուրեղները բնական են և օգտագործվում են ոսկերչական արդյունաբերության, օպտիկայի, ռադիոտեխնիկայի և էլեկտրոնիկայում, որպես ծայրահեղ ճշգրիտ գործիքների տարրերի հենարաններ, որպես ծայրահեղ կոշտ հղկող նյութ:

Բյուրեղային մարմինները բնութագրվում են կարծրությամբ և ունեն խիստ կանոնավոր դիրք մոլեկուլների, իոնների կամ ատոմների տարածության մեջ, ինչի արդյունքում ձևավորվում է եռաչափ պարբերական բյուրեղային ցանց (կառուցվածք): Արտաքնապես դա արտահայտվում է պինդ մարմնի ձևի և նրա որոշակի ֆիզիկական հատկությունների որոշակի համաչափությամբ: Իրենց արտաքին տեսքով բյուրեղային մարմիններն արտացոլում են մասնիկների ներքին «փաթեթավորմանը» բնորոշ համաչափությունը։ Սա որոշում է նույն նյութից կազմված բոլոր բյուրեղների երեսների միջև եղած անկյունների հավասարությունը:

Դրանցում հավասար կլինեն նաև կենտրոնից կենտրոն հեռավորությունները հարեւան ատոմների միջև (եթե դրանք գտնվում են նույն ուղիղ գծի վրա, ապա այդ հեռավորությունը նույնը կլինի գծի ողջ երկարությամբ): Բայց այլ ուղղություն ունեցող ուղիղ գծի վրա ընկած ատոմների համար ատոմների կենտրոնների միջև հեռավորությունը տարբեր կլինի։ Այս հանգամանքը բացատրում է անիզոտրոպիան։ Անիզոտրոպիան բյուրեղային մարմինների և ամորֆ մարմինների հիմնական տարբերությունն է:

Պինդ մարմինների ավելի քան 90%-ը կարելի է դասակարգել որպես բյուրեղներ։ Բնության մեջ դրանք գոյություն ունեն միաբյուրեղների և բազմաբյուրեղների տեսքով։ Միաբյուրեղները միաբյուրեղներ են, որոնց դեմքերը ներկայացված են կանոնավոր բազմանկյուններով. Դրանք բնութագրվում են շարունակական բյուրեղային ցանցի առկայությամբ և ֆիզիկական հատկությունների անիզոտրոպությամբ։

Բազմաբյուրեղները մարմիններ են, որոնք բաղկացած են բազմաթիվ փոքր բյուրեղներից, որոնք «միասին աճել են» որոշակի քաոսային կերպով: Բազմաբյուրեղներ են մետաղները, շաքարը, քարերը, ավազը։ Նման մարմիններում (օրինակ՝ մետաղի բեկոր) անիզոտրոպիան սովորաբար չի առաջանում տարրերի պատահական դասավորության պատճառով, թեև անիզոտրոպիան բնորոշ է այս մարմնի առանձին բյուրեղին։

Բյուրեղային մարմինների այլ հատկություններ՝ խիստ սահմանված ջերմաստիճան (կրիտիկական կետերի առկայություն), ամրություն, առաձգականություն, էլեկտրական հաղորդունակություն, մագնիսական հաղորդունակություն, ջերմահաղորդություն։

Ամորֆ - առանց ձևի: Այս բառը հունարենից բառացիորեն թարգմանվում է այսպես. Ամորֆ մարմինները ստեղծվում են բնության կողմից: Օրինակ՝ սաթը, մոմը Մարդիկ ներգրավված են արհեստական ​​ամորֆ մարմինների ստեղծման մեջ՝ ապակի և խեժեր (արհեստական), պարաֆին, պլաստմասսա (պոլիմերներ), ռոզին, նաֆթալին, վար. չունեն մարմնի կառուցվածքում մոլեկուլների (ատոմների, իոնների) քաոսային դասավորվածության պատճառով։ Հետևաբար, ցանկացած ամորֆ մարմնի համար դրանք իզոտրոպ են՝ բոլոր ուղղություններով նույնը: Ամորֆ մարմինների համար չկա հալման կրիտիկական կետ, դրանք աստիճանաբար փափկվում են, երբ տաքանում են և վերածվում մածուցիկ հեղուկի։ Ամորֆ մարմիններին հատկացվում է միջանկյալ (անցումային) դիրք հեղուկների և բյուրեղային մարմինների միջև. ցածր ջերմաստիճանի դեպքում դրանք կարծրանում և դառնում են առաձգական, բացի այդ, հարվածից հետո կարող են բաժանվել անձև կտորների։ Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում այս նույն տարրերը ցուցաբերում են պլաստիկություն՝ դառնալով մածուցիկ հեղուկներ։

Այժմ դուք գիտեք, թե ինչ են բյուրեղային մարմինները:

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրված է http://www.allbest.ru/ կայքում

Ներածություն

Գլուխ 1. Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ

1.1 Իդեալական բյուրեղներ

1.2 Միաբյուրեղներ և բյուրեղային ագրեգատներ

1.3 Պոլիբյուրեղներ

Գլուխ 2. Բյուրեղների համաչափության տարրեր

Գլուխ 3. Պինդ մարմինների թերությունների տեսակները

3.1 Կետային թերություններ

3.2 Գծային թերություններ

3.3 Մակերեւութային թերություններ

3.4 Ծավալային թերություններ

Գլուխ 4. Բյուրեղների ստացում

Գլուխ 5. Բյուրեղների հատկությունները

Եզրակացություն

Մատենագիտություն

Ներածություն

Բյուրեղները բնության ամենագեղեցիկ և առեղծվածային ստեղծագործություններից են: Ներկայումս բյուրեղագիտության գիտությունը ուսումնասիրում է բյուրեղների բազմազանությունը։ Նա բացահայտում է միասնության նշաններ այս բազմազանության մեջ, ուսումնասիրում է ինչպես միայնակ բյուրեղների, այնպես էլ բյուրեղային ագրեգատների հատկություններն ու կառուցվածքը: Բյուրեղագրությունը գիտություն է, որը համակողմանիորեն ուսումնասիրում է բյուրեղային նյութը: Այս աշխատանքը նույնպես նվիրված է բյուրեղներին և դրանց հատկություններին։

Ներկայումս բյուրեղները լայնորեն կիրառվում են գիտության և տեխնիկայի մեջ, քանի որ դրանք ունեն հատուկ հատկություններ։ Բյուրեղների օգտագործման այնպիսի ոլորտները, ինչպիսիք են կիսահաղորդիչները, գերհաղորդիչները, քվանտային էլեկտրոնիկան և շատ ուրիշներ, պահանջում են խորը ըմբռնում բյուրեղների ֆիզիկական հատկությունների կախվածության իրենց քիմիական կազմից և կառուցվածքից:

Ներկայումս հայտնի են բյուրեղների արհեստական ​​աճեցման մեթոդներ։ Բյուրեղը կարելի է աճեցնել սովորական ապակու մեջ, սա պահանջում է միայն որոշակի լուծում և խնամք, որով պետք է հոգ տանել աճող բյուրեղի մասին:

Բնության մեջ կան բյուրեղների մեծ բազմազանություն, և կան նաև բյուրեղների շատ տարբեր ձևեր: Իրականում գրեթե անհնար է տալ այնպիսի սահմանում, որը կկիրառվի բոլոր բյուրեղների համար: Այստեղ կարող են օգնել բյուրեղների ռենտգենյան վերլուծության արդյունքները։ Ռենտգենյան ճառագայթները հնարավորություն են տալիս զգալ ատոմները բյուրեղային մարմնի ներսում և որոշել դրանց տարածական դիրքը: Արդյունքում պարզվեց, որ բացարձակապես բոլոր բյուրեղները կառուցված են տարրական մասնիկներից, որոնք գտնվում են խիստ կարգով բյուրեղային մարմնի ներսում:

Բոլոր բյուրեղային կառույցներում, առանց բացառության, շատ միանման ատոմներ կարելի է տարբերել ատոմներից, որոնք տեղակայված են տարածական ցանցի հանգույցների նման: Նման վանդակը պատկերացնելու համար եկեք մտովի լրացնենք տարածությունը բազմաթիվ հավասար զուգահեռականներով՝ զուգահեռ կողմնորոշված ​​և դիպչելով ամբողջ դեմքերի երկայնքով: Նման շենքի ամենապարզ օրինակը նույնական աղյուսների որմնադրությունն է: Եթե ​​ընտրենք աղյուսների ներսում համապատասխան կետերը, օրինակ՝ դրանց կենտրոնները կամ գագաթները, ապա կստանանք տարածական ցանցի մոդել։ Բոլոր բյուրեղային մարմիններն առանց բացառության բնութագրվում են վանդակավոր կառուցվածքով։

Բյուրեղները կոչվում են « բոլոր պինդ մարմինները, որոնցում բաղկացուցիչ մասնիկները (ատոմներ, իոններ, մոլեկուլներ) դասավորված են խիստ կանոնավոր, ինչպես տարածական ցանցերի հանգույցներըԱյս սահմանումը հնարավորինս մոտ է ճշմարտությանը, այն հարմար է ցանկացած միատարր բյուրեղային մարմինների համար.

Գլուխ 1.Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ

Կախված իրենց ֆիզիկական հատկություններից և մոլեկուլային կառուցվածքից՝ պինդ մարմինները բաժանվում են երկու դասի՝ ամորֆ և բյուրեղային։

Ամորֆ մարմինների բնորոշ հատկանիշը նրանց իզոտրոպությունն է, այսինքն. բոլոր ֆիզիկական հատկությունների (մեխանիկական, օպտիկական և այլն) անկախությունը ուղղությունից: Իզոտրոպ պինդ մարմիններում մոլեկուլները և ատոմները դասավորված են պատահականորեն՝ ձևավորելով միայն փոքր տեղական խմբեր, որոնք պարունակում են մի քանի մասնիկներ (կարճ հեռահարության կարգ)։ Ամորֆ մարմիններն իրենց կառուցվածքով շատ մոտ են հեղուկներին։

Ամորֆ մարմինների օրինակները ներառում են ապակի, տարբեր կարծրացած խեժեր (սաթի), պլաստմասսա և այլն: Եթե ​​ամորֆ մարմինը տաքացվում է, այն աստիճանաբար փափկվում է, և հեղուկ վիճակի անցնելը զգալի ջերմաստիճան է պահանջում:

Բյուրեղային մարմիններում մասնիկները դասավորված են խիստ հերթականությամբ՝ մարմնի ողջ ծավալով առաջացնելով տարածական պարբերական կրկնվող կառուցվածքներ։ Նման կառույցները տեսողականորեն ներկայացնելու համար տարածական բյուրեղյա վանդակաճաղեր, որոնց հանգույցներում գտնվում են տվյալ նյութի ատոմների կամ մոլեկուլների կենտրոնները։

Յուրաքանչյուր տարածական վանդակում կարելի է առանձնացնել նվազագույն չափի կառուցվածքային տարր, որը կոչվում է միավոր բջիջ.

Բրինձ. 1. Բյուրեղյա վանդակաճաղերի տեսակները՝ 1 - պարզ խորանարդ վանդակավոր; 2 - դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակավոր; 3 - մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակավոր; 4 - վեցանկյուն վանդակավոր

Պարզ խորանարդ վանդակում մասնիկները գտնվում են խորանարդի գագաթներում: Դեմքի կենտրոնացված վանդակում մասնիկները տեղակայված են ոչ միայն խորանարդի գագաթներում, այլև նրա յուրաքանչյուր երեսի կենտրոնում: Մարմնակենտրոն խորանարդ վանդակում լրացուցիչ մասնիկ է գտնվում յուրաքանչյուր խորանարդ միավոր բջջի կենտրոնում:

Պետք է հիշել, որ բյուրեղներում մասնիկները սերտորեն փաթեթավորված են, այնպես որ դրանց կենտրոնների միջև հեռավորությունը մոտավորապես հավասար է մասնիկների չափին: Բյուրեղյա ցանցերի պատկերում նշվում է միայն մասնիկների կենտրոնների դիրքը։

1. 1 Կատարյալ բյուրեղներ

Բյուրեղների ճիշտ երկրաչափական ձևը գրավել է հետազոտողների ուշադրությունը նույնիսկ բյուրեղագրության զարգացման վաղ փուլերում և հիմք է տվել դրանց ներքին կառուցվածքի վերաբերյալ որոշակի վարկածների ստեղծմանը։

Եթե ​​դիտարկենք իդեալական բյուրեղ, ապա դրանում ոչ մի խախտում չենք գտնի, բոլոր միանման մասնիկները գտնվում են նույնական զուգահեռ շարքերում. Եթե ​​նույն հարթության մեջ չգտնվող երեք տարրական թարգմանություններ կիրառենք կամայական կետի վրա և այն անվերջ կրկնենք տարածության մեջ, ապա կստանանք տարածական վանդակ, այսինքն. համարժեք հանգույցների եռաչափ համակարգ։ Այսպիսով, իդեալական բյուրեղում նյութական մասնիկների դասավորությունը բնութագրվում է խիստ եռաչափ պարբերականությամբ։ Եվ որպեսզի հստակ պատկերացում կազմեն բյուրեղների երկրաչափականորեն ճիշտ ներքին կառուցվածքի հետ կապված նախշերի մասին, բյուրեղագրության լաբորատոր դասերում սովորաբար օգտագործում են իդեալական ձևավորված բյուրեղների մոդելներ՝ հարթ դեմքերով և ուղիղ եզրերով ուռուցիկ պոլիեդրաների տեսքով: Իրականում իսկական բյուրեղների երեսները կատարյալ հարթ չեն, քանի որ երբ նրանք աճում են, դրանք ծածկվում են տուբերկուլյոզներով, կոպտությամբ, ակոսներով, աճի փոսերով, հարևանությամբ (դեմքեր, որոնք ամբողջությամբ կամ մասնակիորեն շեղվում են իրենց իդեալական դիրքից), աճի կամ տարրալուծման պարույրներով, և այլն։

Կատարյալ բյուրեղյա- սա ֆիզիկական մոդել է, որն անսահման մեկ բյուրեղ է, որը չի պարունակում կեղտեր կամ կառուցվածքային թերություններ: Իրական բյուրեղների և իդեալական բյուրեղների միջև տարբերությունը պայմանավորված է դրանց չափերի վերջավորությամբ և թերությունների առկայությամբ: Իրական բյուրեղներում որոշ թերությունների (օրինակ՝ կեղտերի, միջբյուրեղային սահմանների) առկայությունը կարելի է գրեթե ամբողջությամբ խուսափել՝ օգտագործելով աճի, զտման կամ մաքրման հատուկ մեթոդներ: Այնուամենայնիվ, T>0K ջերմաստիճանի դեպքում բյուրեղները միշտ ունենում են (ջերմային ակտիվացված) թափուր ատոմների և միջքաղաքային ատոմների վերջավոր կոնցենտրացիան, որոնց թիվը հավասարակշռության մեջ ջերմաստիճանի նվազման հետ երկրաչափորեն նվազում է:

Բյուրեղային նյութերը կարող են գոյություն ունենալ միայնակ բյուրեղների կամ բազմաբյուրեղ նմուշների տեսքով:

Մեկ բյուրեղը պինդ է, որի կանոնավոր կառուցվածքը ծածկում է նյութի ամբողջ ծավալը: Միայնակ բյուրեղները հանդիպում են բնության մեջ (քվարց, ադամանդ, զմրուխտ) կամ արտադրվում են արհեստական ​​եղանակով (ռուբին)։

Պոլիկյուրիստական ​​նմուշները բաղկացած են մեծ թվով փոքր, պատահականորեն կողմնորոշված, տարբեր չափերի բյուրեղներից, որոնք կարող են փոխկապակցվել որոշակի փոխազդեցության ուժերի միջոցով:

1. 2 Մոնոկրիստհամաձուլվածքներ և բյուրեղային ագրեգատներ

Միաբյուրեղ- առանձին միատարր բյուրեղ, որն ունի շարունակական բյուրեղային ցանց և երբեմն ունի ֆիզիկական հատկությունների անիզոտրոպիա: Մեկ բյուրեղի արտաքին ձևը որոշվում է նրա ատոմային բյուրեղային ցանցով և բյուրեղացման պայմաններով (հիմնականում արագությամբ և միատեսակությամբ): Դանդաղ աճեցված մեկ բյուրեղը գրեթե միշտ ձեռք է բերում հստակ բնական կտրվածք բյուրեղացման ոչ հավասարակշռված պայմաններում (միջին աճի տեմպ), կտրվածքը թույլ է թվում: Բյուրեղացման էլ ավելի բարձր արագությամբ, մեկ բյուրեղի փոխարեն, ձևավորվում են համասեռ բազմաբյուրեղներ և բազմաբյուրեղ ագրեգատներ, որոնք բաղկացած են բազմաթիվ տարբեր կողմնորոշված ​​փոքր միայնակ բյուրեղներից: Երեսապատ բնական միաբյուրեղների օրինակները ներառում են քվարցի, քարի աղի, իսլանդական սպարի, ադամանդի և տոպազի միաբյուրեղները: Արդյունաբերական մեծ նշանակություն ունեն հատուկ պայմաններում աճեցված կիսահաղորդչային և դիէլեկտրիկ նյութերի միաբյուրեղները։ Մասնավորապես, սիլիցիումի միաբյուրեղները և III (երրորդ) խմբի տարրերի արհեստական ​​համաձուլվածքները պարբերական համակարգի V խմբի (հինգերորդ) տարրերով (օրինակ՝ GaAs գալիումի արսենիդ) ժամանակակից պինդ վիճակի էլեկտրոնիկայի հիմքն են։ Մետաղների և դրանց համաձուլվածքների միաբյուրեղները հատուկ հատկություններ չունեն և գործնականում չեն օգտագործվում։ Ուլտրամաքուր նյութերի միաբյուրեղներն ունեն նույն հատկությունները՝ անկախ դրանց պատրաստման եղանակից։ Բյուրեղացումը տեղի է ունենում հալման կետի մոտ (խտացում) գազային (օրինակ՝ սառնամանիքի և ձյան փաթիլների), հեղուկ (առավել հաճախ) և պինդ ամորֆ վիճակներից՝ ջերմության արտազատմամբ։ Գազից կամ հեղուկից բյուրեղացումը հզոր մաքրող մեխանիզմ ունի. դանդաղ աճեցված մեկ բյուրեղների քիմիական բաղադրությունը գրեթե իդեալական է: Գրեթե բոլոր աղտոտիչները մնում են (կուտակվում) հեղուկում կամ գազում։ Դա տեղի է ունենում, քանի որ բյուրեղային ցանցի աճի հետ մեկտեղ անհրաժեշտ ատոմների ինքնաբուխ ընտրությունը (մոլեկուլային բյուրեղների մոլեկուլները) տեղի է ունենում ոչ միայն ըստ դրանց քիմիական հատկությունների (վալենտության), այլև ըստ չափի:

Ժամանակակից տեխնոլոգիան այլևս չունի բնական բյուրեղների հատկությունների սահմանափակ շարքը (հատկապես կիսահաղորդչային լազերներ ստեղծելու համար), և գիտնականները գտել են միջանկյալ հատկություններով բյուրեղանման նյութեր ստեղծելու մեթոդ՝ բյուրեղների գերբարակ շերտերն աճեցնելով: վանդակավոր պարամետրեր.

Ի տարբերություն ագրեգացիայի այլ վիճակների՝ բյուրեղային վիճակը բազմազան է։ Նույն կազմի մոլեկուլները կարող են բյուրեղներում փաթեթավորվել տարբեր ձևերով: Նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները կախված են փաթեթավորման եղանակից: Այսպիսով, նույն քիմիական բաղադրությամբ նյութերը հաճախ իրականում տարբեր ֆիզիկական հատկություններ ունեն: Նման բազմազանությունը բնորոշ չէ հեղուկ վիճակին, բայց անհնար է գազային վիճակին։

Եթե ​​վերցնենք, օրինակ, սովորական կերակրի աղը, ապա նույնիսկ առանց մանրադիտակի հեշտ է տեսնել առանձին բյուրեղներ։

Եթե ​​ուզում ենք ընդգծել, որ գործ ունենք մեկ, առանձին բյուրեղի հետ, ապա դա անվանում ենք մեկ բյուրեղյա,ընդգծելու համար, որ խոսքը բազմաթիվ բյուրեղների կուտակման մասին է, օգտագործվում է տերմինը բյուրեղային ագրեգատ. Եթե ​​բյուրեղային ագրեգատի առանձին բյուրեղները գրեթե երեսապատված չեն, դա կարելի է բացատրել նրանով, որ բյուրեղացումը սկսվել է միաժամանակ նյութի շատ կետերում, և դրա արագությունը բավականին բարձր է եղել: Աճող բյուրեղները խոչընդոտ են միմյանց համար և կանխում են դրանցից յուրաքանչյուրի ճիշտ կտրումը:

Այս աշխատանքում մենք հիմնականում կխոսենք միաբյուրեղների մասին, և քանի որ դրանք բյուրեղային ագրեգատների բաղադրիչներ են, նրանց հատկությունները նման կլինեն ագրեգատների հատկություններին։

1. 3 պոլիբյուրեղներ

Պոլիբյուրեղ- ցանկացած նյութի փոքր բյուրեղների ագրեգատ, որոնք երբեմն կոչվում են բյուրեղներ կամ բյուրեղային հատիկներ՝ իրենց անկանոն ձևի պատճառով: Բնական և արհեստական ​​ծագման շատ նյութեր (հանածոներ, մետաղներ, համաձուլվածքներ, կերամիկա և այլն) բազմաբյուրեղ են։

Հատկություններ և ստանալ. Բազմաբյուրեղների հատկությունները որոշվում են այն կազմող բյուրեղային հատիկների հատկություններով, դրանց միջին չափերով, որոնք տատանվում են 1-2 միկրոնից մինչև մի քանի միլիմետր (որոշ դեպքերում մինչև մի քանի մետր), հատիկների բյուրեղագրական կողմնորոշմամբ և հացահատիկի սահմանների կառուցվածքը. Եթե ​​հատիկները պատահականորեն կողմնորոշված ​​են, և դրանց չափերը փոքր են՝ համեմատած բազմաբյուրեղի չափի հետ, ապա միաբյուրեղներին բնորոշ ֆիզիկական հատկությունների անիզոտրոպիան չի երևում բազմաբյուրեղում։ Եթե ​​բազմաբյուրեղն ունի հատիկների գերակշռող բյուրեղագրական կողմնորոշում, ապա բազմաբյուրեղը հյուսվածքային է և այս դեպքում ունի հատկությունների անիզոտրոպություն։ Հացահատիկի սահմանների առկայությունը զգալիորեն ազդում է պոլիբյուրեղների ֆիզիկական, հատկապես մեխանիկական հատկությունների վրա, քանի որ սահմաններում տեղի է ունենում հաղորդիչ էլեկտրոնների, ֆոնոնների ցրում, տեղաշարժերի արգելակում և այլն:

Պոլիկյուրեղներն առաջանում են բյուրեղացման, պոլիմորֆ փոխակերպումների և բյուրեղային փոշիների սինթրման ժամանակ։ Բազմաբյուրեղը ավելի քիչ կայուն է, քան մեկ բյուրեղը, հետևաբար, բազմաբյուրեղի երկարատև եռացման ժամանակ տեղի է ունենում վերաբյուրեղացում (առանձին հատիկների գերակշռող աճ՝ ուրիշների հաշվին), ինչը հանգեցնում է մեծ բյուրեղային բլոկների ձևավորմանը:

Գլուխ 2. Բյուրեղյա համաչափության տարրեր

Համաչափություն և ասիմետրիա հասկացությունները գիտության մեջ հայտնվել են հնագույն ժամանակներից՝ որպես գեղագիտական ​​չափանիշ, այլ ոչ թե խիստ գիտական ​​սահմանումներ։ Մինչ համաչափության գաղափարի հայտնվելը, մաթեմատիկան, ֆիզիկան և ընդհանրապես բնական գիտությունը նման էին գաղափարների, տեսությունների և օրենքների առանձին կղզիների, որոնք անհույս կերպով մեկուսացված էին միմյանցից և նույնիսկ հակասական: Համաչափությունը բնութագրում և նշում է սինթեզի դարաշրջանը, երբ գիտական ​​գիտելիքների տարբեր բեկորները միաձուլվում են աշխարհի մեկ ամբողջական պատկերի մեջ: Այս գործընթացի հիմնական միտումներից մեկը գիտական ​​գիտելիքների մաթեմատիկացումն է։

Համաչափությունը սովորաբար դիտվում է ոչ միայն որպես գիտական ​​գիտելիքների հիմնարար պատկեր, որը ներքին կապեր է հաստատում համակարգերի, տեսությունների, օրենքների և հասկացությունների միջև, այլև այն վերագրում է այնպիսի ատրիբուտների, ինչպիսիք են տարածությունն ու ժամանակը, շարժումը: Այս առումով համաչափությունը որոշում է նյութական աշխարհի կառուցվածքը և նրա բոլոր բաղադրիչները: Համաչափությունն ունի բազմաբնույթ և բազմաստիճան բնույթ։ Օրինակ, ֆիզիկական գիտելիքների համակարգում համաչափությունը դիտարկվում է երևույթների մակարդակում, օրենքներ, որոնք նկարագրում են այդ երևույթները և այդ օրենքների հիմքում ընկած սկզբունքները, իսկ մաթեմատիկայում՝ երկրաչափական օբյեկտները նկարագրելիս: Համաչափությունը կարելի է դասակարգել հետևյալ կերպ.

· կառուցվածքային;

· երկրաչափական;

· դինամիկ, նկարագրող, համապատասխանաբար, բյուրեղագրական,

այս հայեցակարգի մաթեմատիկական և ֆիզիկական ասպեկտները:

Ամենապարզ համաչափությունները կարող են երկրաչափորեն ներկայացված լինել մեր սովորական եռաչափ տարածության մեջ և, հետևաբար, տեսողական են: Նման համաչափությունները կապված են երկրաչափական գործողությունների հետ, որոնք խնդրո առարկա մարմինը համընկնում են ինքն իր հետ։ Նրանք ասում են, որ համաչափությունը դրսևորվում է որոշակի գործողության նկատմամբ մարմնի կամ համակարգի անփոփոխելիության (անփոփոխելիության) մեջ։ Օրինակ՝ գունդը (առանց որևէ հետքի իր մակերեսի վրա) անփոփոխ է ցանկացած պտույտի դեպքում։ Սա ցույց է տալիս դրա համաչափությունը: Նշանակ ունեցող գունդը, օրինակ՝ կետի տեսքով, ինքն իրեն համընկնում է միայն պտտվելիս, որից հետո նրա վրա դրված նշանը վերադառնում է իր սկզբնական դիրքին։ Մեր եռաչափ տարածությունը իզոտրոպ է: Սա նշանակում է, որ, ինչպես մի գունդ առանց նշանների, այն համընկնում է իր հետ ցանկացած պտույտի ժամանակ։ Տիեզերքը անքակտելիորեն կապված է նյութի հետ։ Ուստի մեր Տիեզերքը նույնպես իզոտրոպ է։ Տարածությունը նույնպես միատարր է։ Սա նշանակում է, որ այն (և մեր Տիեզերքը) ունի սիմետրիա՝ կապված հերթափոխի գործողության հետ: Ժամանակն ունի նույն համաչափությունը.

Բացի պարզ (երկրաչափական) համաչափություններից, ֆիզիկայում լայնորեն հանդիպում են շատ բարդ, այսպես կոչված, դինամիկ սիմետրիաներ, այսինքն՝ սիմետրիաներ, որոնք կապված են ոչ թե տարածության և ժամանակի, այլ փոխազդեցության որոշակի տեսակի հետ։ Նրանք տեսողական չեն, և նույնիսկ դրանցից ամենապարզը, օրինակ, այսպես կոչված չափիչի համաչափություններ, դժվար է բացատրել առանց բավականին բարդ ֆիզիկական տեսության օգտագործման։ Պահպանման որոշ օրենքներ նույնպես համապատասխանում են ֆիզիկայի չափման համաչափություններին: Օրինակ, էլեկտրամագնիսական պոտենցիալների չափիչ համաչափությունը հանգեցնում է էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքին։

Սոցիալական պրակտիկայի ընթացքում մարդկությունը կուտակել է բազմաթիվ փաստեր, որոնք վկայում են ինչպես խիստ կարգուկանոնի, այնպես էլ ամբողջի մասերի միջև հավասարակշռության և այդ կարգուկանոնի խախտումների մասին: Այս առումով կարելի է առանձնացնել սիմետրիայի հետևյալ հինգ կատեգորիաները.

· համաչափություն;

· ասիմետրիա;

· անհամաչափություն;

· հակասիմետրիա;

· գերհամաչափություն.

Ասիմետրիա . Ասիմետրիան ասիմետրիա է, այսինքն. վիճակ, որտեղ չկա սիմետրիա. Բայց Կանտը նաև ասաց, որ ժխտումը երբեք պարզ բացառություն կամ համապատասխան դրական բովանդակության բացակայություն չէ։ Օրինակ՝ շարժումը իր նախկին վիճակի ժխտումն է, օբյեկտի փոփոխությունը։ Շարժումը մերժում է հանգիստը, բայց հանգիստը շարժման բացակայություն չէ, քանի որ ինֆորմացիան շատ քիչ է, և այդ տեղեկությունը սխալ է։ Հանգստի բացակայություն չկա, ինչպես չկա շարժում, քանի որ դրանք նույն էության երկու կողմերն են։ Հանգիստը շարժման մեկ այլ կողմ է:

Չկա նաև համաչափության իսպառ բացակայություն։ Այն գործիչը, որը չունի համաչափության տարր, կոչվում է ասիմետրիկ: Բայց, խիստ ասած, դա այդպես չէ։ Ասիմետրիկ պատկերների դեպքում համաչափության խանգարումը պարզապես ավարտվում է, բայց ոչ համաչափության իսպառ բացակայությամբ, քանի որ այս թվերին դեռևս բնորոշ է առաջին կարգի առանցքների անսահման քանակությունը, որոնք նույնպես համաչափության տարրեր են։

Ասիմետրիան կապված է օբյեկտում համաչափության բոլոր տարրերի բացակայության հետ: Նման տարրը անբաժանելի է մասերի: Օրինակ՝ մարդու ձեռքը։ Ասիմետրիան համաչափությանը հակառակ կատեգորիա է, որն արտացոլում է օբյեկտիվ աշխարհում առկա անհավասարակշռությունները, որոնք կապված են ամբողջության մասերի փոփոխության, զարգացման և վերակառուցման հետ: Ինչպես մենք խոսում ենք շարժման մասին՝ նկատի ունենալով շարժման և հանգստի միասնությունը, այնպես էլ համաչափությունն ու անհամաչափությունը օբյեկտիվ աշխարհի երկու բևեռային հակադրություններ են։ Իրական բնության մեջ չկա մաքուր համաչափություն և ասիմետրիա: Նրանք միշտ միասնության ու շարունակական պայքարի մեջ են։

Նյութի զարգացման տարբեր մակարդակներում կա կամ համաչափություն (հարաբերական կարգ) կամ անհամաչափություն (խաղաղությունը, շարժումը, զարգացումը խախտելու միտում), բայց այս երկու միտումները միշտ միավորված են, և նրանց պայքարը բացարձակ է։ Իրական, նույնիսկ ամենակատարյալ բյուրեղները հեռու են իրենց կառուցվածքով բյուրեղագրության մեջ դիտարկվող իդեալական ձևի և իդեալական համաչափության բյուրեղներից: Նրանք պարունակում են զգալի շեղումներ իդեալական համաչափությունից: Նրանք ունեն նաև անհամաչափության տարրեր՝ տեղահանումներ, թափուր աշխատատեղեր, որոնք ազդում են նրանց ֆիզիկական հատկությունների վրա։

Համաչափության և ասիմետրիայի սահմանումները ցույց են տալիս համաչափության և ասիմետրիայի՝ որպես նյութական աշխարհի հատկությունների համընդհանուր, ընդհանուր բնույթը։ Համաչափության հայեցակարգի վերլուծությունը ֆիզիկայում և մաթեմատիկայում (հազվադեպ բացառություններով) հակված է սիմետրիան բացարձակացնելու և ասիմետրիան մեկնաբանելու որպես համաչափության և կարգի բացակայություն: Համաչափության հակապոդը հայտնվում է որպես զուտ բացասական հասկացություն, բայց ուշադրության արժանի։ Ասիմետրիայի նկատմամբ զգալի հետաքրքրություն առաջացավ 19-րդ դարի կեսերին՝ կապված ստերեոիզոմերների ուսումնասիրության և տարանջատման Լ.Պաստերի փորձերի հետ։

Անհամաչափություն . Անհամաչափությունը ներքին, կամ խանգարված, համաչափություն է, այսինքն. օբյեկտը չունի համաչափության որոշ տարրեր: Օրինակ, գետերը, որոնք հոսում են երկրի միջօրեականներով, ունեն մեկ ափ ավելի բարձր, քան մյուսը (Հյուսիսային կիսագնդում աջ ափը ձախից բարձր է, իսկ Հարավային կիսագնդում՝ հակառակը)։ Ըստ Պաստերի՝ անհամաչափ կերպարն այն կերպարն է, որը չի կարող համադրվել իր հայելային պատկերի հետ պարզ սուպերպոզիցիայով։ Դիսմետրիկ օբյեկտի համաչափության քանակը կարող է կամայականորեն մեծ լինել: Անհամաչափությունն իր հասկացության ամենալայն իմաստով կարող է սահմանվել որպես անսահման սիմետրիկ օբյեկտից անսահման ասիմետրիկ օբյեկտի մոտարկման ցանկացած ձև:

Հակասիմետրիա . Հակասիմետրիան կոչվում է հակադիր սիմետրիա կամ հակադրությունների համաչափություն։ Այն կապված է ֆիգուրի նշանի փոփոխության հետ՝ մասնիկներ՝ հակամասնիկներ, ուռուցիկություն՝ գոգավորություն, սև՝ սպիտակ, լարվածություն՝ սեղմում, առաջ՝ հետընթաց և այլն։ Այս հայեցակարգը կարելի է բացատրել երկու զույգ սև և սպիտակ ձեռնոցների օրինակով։ Եթե ​​կաշվի կտորից կարված են երկու զույգ սև և սպիտակ ձեռնոցներ, որոնց երկու կողմերը համապատասխանաբար ներկված են սպիտակ և սև, ապա դրանք կարելի է տարբերել աջամոլության հիման վրա՝ ձախամտություն, գույնով՝ սև և սպիտակ, այլ կերպ ասած՝ նշանային ինֆորմատիզմի և ինչ-որ այլ նշանի հիման վրա։ Հակասիմետրիկ գործողությունը բաղկացած է սովորական սիմետրիկ գործողություններից, որոնք ուղեկցվում են նկարի երկրորդ հատկանիշի փոփոխությամբ:

Գերհամաչափություն 20-րդ դարի վերջին տասնամյակներում սկսեց զարգանալ գերհամաչափության մոդելը, որն առաջարկեցին ռուս տեսաբաններ Գելֆանդը և Լիխտմանը։ Պարզ ասած, նրանց գաղափարն այն էր, որ ինչպես կան տարածության և ժամանակի սովորական չափումներ, այնպես էլ պետք է լինեն լրացուցիչ չափումներ, որոնք կարելի է չափել այսպես կոչված Գրասմանի թվերով: Ինչպես ասաց Ս. Հոքինգը, նույնիսկ գիտաֆանտաստիկ գրողները չեն մտածել այնպիսի տարօրինակ բանի մասին, որքան Գրասմանի չափերը: Մեր սովորական թվաբանության մեջ, եթե 4 թիվը բազմապատկած 6-ով նույնն է, ինչ 6-ը բազմապատկված է 4-ով: Բայց Գրասմանի թվերի տարօրինակն այն է, որ եթե X-ը բազմապատկվում է Y-ով, ապա այն հավասար է մինուս Y-ին բազմապատկած X-ով: Որքանո՞վ է դա հեռու բնության մասին մեր դասական պատկերացումներից և այն նկարագրելու մեթոդներից:

Համաչափությունը կարելի է դիտարկել նաև շարժման ձևերով կամ այսպես կոչված սիմետրիկ գործողություններով։ Կարելի է առանձնացնել հետևյալ սիմետրիկ գործողությունները.

· արտացոլումը համաչափության հարթությունում (արտացոլում հայելու մեջ);

ռոտացիա սիմետրիայի առանցքի շուրջ ( ռոտացիոն համաչափություն);

· արտացոլումը սիմետրիայի կենտրոնում (ինվերսիա);

փոխանցում ( հեռարձակում) հեռավորության վրա գտնվող թվեր.

· Պտուտակային պտույտներ;

· փոխակերպման համաչափություն.

Արտացոլում համաչափության հարթությունում . Արտացոլումը բնության մեջ սիմետրիայի ամենահայտնի և ամենահաճախ հանդիպող տեսակն է: Հայելին վերարտադրում է հենց այն, ինչ «տեսնում է», բայց դիտարկված կարգը հակառակ է. ձեր կրկնակի աջ ձեռքը իրականում կլինի նրա ձախ ձեռքը, քանի որ մատները դասավորված են հակառակ հերթականությամբ: «Ծուռ հայելիների թագավորությունը» ֆիլմը, ամենայն հավանականությամբ, մանկուց ծանոթ է բոլորին, որտեղ բոլոր հերոսների անունները կարդացվում էին հակառակ հերթականությամբ։ Հայելու համաչափությունը կարելի է գտնել ամենուր՝ բույսերի տերևներում և ծաղիկներում, ճարտարապետության մեջ, զարդանախշերում: Մարդու մարմինը, եթե խոսենք միայն արտաքին տեսքի մասին, ունի հայելու համաչափություն, թեև ոչ այնքան խիստ։ Ավելին, հայելային համաչափությունը բնորոշ է գրեթե բոլոր կենդանի արարածների մարմնին, և նման զուգադիպությունը ամենևին էլ պատահական չէ։ Հազիվ թե կարելի է գերագնահատել հայելային համաչափության հայեցակարգի կարևորությունը:

Ցանկացած բան, որը կարելի է բաժանել երկու հայելանման կեսերի, ունի հայելու համաչափություն: Կեսերից յուրաքանչյուրը ծառայում է որպես մյուսի հայելային պատկեր, և դրանք բաժանող հարթությունը կոչվում է հայելային անդրադարձման հարթություն կամ պարզապես հայելային հարթություն։ Այս հարթությունը կարելի է անվանել սիմետրիայի տարր, իսկ համապատասխան գործողությունը՝ համաչափության գործողություն . Մենք ամեն օր հանդիպում ենք եռաչափ սիմետրիկ նախշերի. սրանք բազմաթիվ ժամանակակից բնակելի շենքեր են, և երբեմն ամբողջ բլոկները, տուփերը և արկղերը կուտակված են պահեստներում, բյուրեղային վիճակում գտնվող նյութի ատոմները կազմում են բյուրեղյա վանդակ՝ եռաչափ տարր. համաչափություն. Այս բոլոր դեպքերում ճիշտ տեղադրությունը թույլ է տալիս տնտեսապես օգտագործել տարածքը և ապահովում է կայունություն:

Գրականության մեջ հայելային համաչափության ուշագրավ օրինակ է «փոխվող» արտահայտությունը՝ «Եվ վարդն ընկավ Ազորի թաթին»։ . Այս տողում հայելու համաչափության կենտրոնը «n» տառն է, որի համեմատ մյուս բոլոր տառերը (հաշվի չառնելով բառերի միջև եղած բացերը) գտնվում են փոխադարձաբար հակառակ հերթականությամբ։

Պտտման համաչափություն . Կաղապարի տեսքը չի փոխվի, եթե այն պտտվի իր առանցքի շուրջ որոշակի անկյան տակ։ Այս դեպքում առաջացող համաչափությունը կոչվում է պտտվող սիմետրիա . Օրինակ է մանկական «pinwheel» խաղը պտտվող համաչափությամբ: Շատ պարերում ֆիգուրները հիմնված են պտտվող շարժումների վրա, որոնք հաճախ կատարվում են միայն մեկ ուղղությամբ (այսինքն՝ առանց արտացոլման), օրինակ՝ շուրջպար։

Շատ բույսերի տերևներն ու ծաղիկներն ունեն ճառագայթային համաչափություն: Սա սիմետրիա է, որի դեպքում տերևը կամ ծաղիկը, շրջվելով համաչափության առանցքի շուրջ, վերածվում է ինքն իրեն: Բույսի արմատը կամ ցողունը կազմող հյուսվածքների խաչմերուկներում հստակ տեսանելի է ճառագայթային համաչափությունը։ Շատ ծաղիկների ծաղկաբույլերն ունեն նաև ճառագայթային համաչափություն։

Արտացոլում համաչափության կենտրոնում . Ամենաբարձր համաչափության օբյեկտի օրինակ, որը բնութագրում է այս սիմետրիայի գործողությունը, գնդակն է: Գնդիկավոր ձևերը բնության մեջ բավականին տարածված են։ Տարածված են մթնոլորտում (մառախուղի կաթիլներ, ամպեր), հիդրոսֆերայում (տարբեր միկրոօրգանիզմներ), լիթոսֆերայում և տիեզերքում։ Բույսերի սպորներն ու ծաղկափոշին, անկշռության վիճակում տիեզերանավի վրա բաց թողնված ջրի կաթիլները գնդաձև են։ Մետագալակտիկական մակարդակում ամենամեծ գնդաձև կառուցվածքները գնդաձև գալակտիկաներն են։ Որքան ավելի խիտ է գալակտիկաների կույտը, այնքան այն ավելի մոտ է գնդաձև ձևին: Աստղային կուտակումները նույնպես գնդաձեւ են։

Թարգմանություն կամ գործչի փոխանցում հեռավորության վրա . Թարգմանությունը կամ պատկերի զուգահեռ փոխանցումը հեռավորության վրա ցանկացած անսահմանափակ կրկնվող օրինաչափություն է: Այն կարող է լինել միաչափ, երկչափ, եռաչափ: Նույն կամ հակառակ ուղղություններով թարգմանությունը կազմում է միաչափ օրինաչափություն։ Երկու ոչ զուգահեռ ուղղություններով թարգմանությունը երկչափ օրինաչափություն է կազմում։ Մանրահատակի հատակը, պաստառների նախշերը, ժանյակավոր ժապավենները, աղյուսներով կամ սալիկներով սալահատակված ուղիները, բյուրեղային պատկերները ձևավորում են նախշեր, որոնք չունեն բնական սահմաններ: Գրքերի տպագրության մեջ օգտագործվող նախշերը ուսումնասիրելիս հայտնաբերվել են համաչափության նույն տարրերը, ինչ սալիկապատ հատակների ձևավորման մեջ։ Դեկորատիվ սահմանները կապված են երաժշտության հետ: Երաժշտության մեջ սիմետրիկ կառուցվածքի տարրերը ներառում են կրկնություն (թարգմանություն) և հակադարձ (արտացոլում) գործողությունները։ Համաչափության այս տարրերն են, որոնք հանդիպում են եզրագծերում։ Չնայած երաժշտության մեծ մասը խիստ սիմետրիկ չէ, երաժշտության շատ ստեղծագործություններ հիմնված են համաչափության գործողությունների վրա: Դրանք հատկապես նկատելի են մանկական երգերում, որոնք, ըստ երեւույթին, այնքան հեշտ են հիշվում։ Համաչափության գործողությունները հանդիպում են միջնադարի և վերածննդի երաժշտության մեջ, բարոկկո դարաշրջանի երաժշտության մեջ (հաճախ շատ բարդ ձևով): Ժամանակին Ի.Ս. Բախը, երբ համաչափությունը կոմպոզիցիայի կարևոր սկզբունք էր, մի տեսակ երաժշտական ​​հանելուկ խաղ լայն տարածում գտավ։ Դրանցից մեկն էլ առեղծվածային «կանոնները» լուծելն էր։ Կանոնը պոլիֆոնիկ երաժշտության ձև է, որը հիմնված է մեկ ձայնի կողմից այլ ձայներում թեմայի իրականացման վրա: Կոմպոզիտորը կառաջարկեր թեմա, և ունկնդիրները պետք է գուշակեին համաչափության գործողությունները, որոնք նա մտադիր էր օգտագործել թեման կրկնելիս։

Բնությունը դնում է հակառակ տեսակի հանելուկներ. մեզ առաջարկվում է ավարտված կանոն, և մենք պետք է գտնենք գոյություն ունեցող օրինաչափությունների և համաչափության հիմքում ընկած կանոններն ու դրդապատճառները, և հակառակը, փնտրենք օրինաչափություններ, որոնք առաջանում են տարբեր կանոնների համաձայն շարժառիթը կրկնելիս: Առաջին մոտեցումը հանգեցնում է նյութի կառուցվածքի, արվեստի, երաժշտության և մտածողության ուսումնասիրությանը: Երկրորդ մոտեցումը մեզ կանգնեցնում է դիզայնի կամ հատակագծի խնդրի հետ, որը հնագույն ժամանակներից հուզել է արվեստագետներին, ճարտարապետներին, երաժիշտներին և գիտնականներին:

Պտուտակային շրջադարձեր . Թարգմանությունը կարող է զուգակցվել արտացոլման կամ պտույտի հետ, որը ստեղծում է նոր համաչափության գործողություններ։ Որոշակի աստիճաններով պտույտը, որն ուղեկցվում է պտտման առանցքի երկայնքով հեռավորության վրա, առաջացնում է պարուրաձև սիմետրիա՝ պարուրաձև սանդուղքի համաչափություն: Պտուտակային համաչափության օրինակ է տերևների դասավորությունը շատ բույսերի ցողունի վրա։ Արևածաղկի գլուխը ընձյուղներ ունի՝ դասավորված երկրաչափական պարույրներով, կենտրոնից դեպի դուրս արձակված: Կենտրոնում պարույրի ամենաերիտասարդ անդամներն են։ Նման համակարգերում կարելի է նկատել պարույրների երկու ընտանիք, որոնք արձակվում են հակառակ ուղղություններով և հատվում ուղիղ գծերին մոտ անկյուններով։ Բայց որքան էլ հետաքրքիր ու գրավիչ լինեն բույսերի աշխարհում սիմետրիայի դրսևորումները, այնուամենայնիվ, կան բազմաթիվ գաղտնիքներ, որոնք վերահսկում են զարգացման գործընթացները։ Հետևելով Գյոթեին, ով խոսեց բնության պարույրի հակման մասին, կարելի է ենթադրել, որ այս շարժումն իրականացվում է լոգարիթմական պարույրով, ամեն անգամ սկսելով կենտրոնական, ֆիքսված կետից և զուգակցելով թարգմանական շարժումը (ձգումը) պտույտի հետ։

Կոմուտացիայի համաչափություն . Ֆիզիկական համաչափությունների քանակի հետագա ընդլայնումը կապված է քվանտային մեխանիկայի զարգացման հետ։ Միկրոտիեզերքում սիմետրիայի հատուկ տեսակներից մեկը փոխակերպման համաչափությունն է։ Այն հիմնված է միանման միկրոմասնիկների հիմնարար անտարբերության վրա, որոնք չեն շարժվում հատուկ հետագծերով, և դրանց դիրքերը գնահատվում են ըստ հավանականական բնութագրերի՝ կապված ալիքի ֆունկցիայի մոդուլի քառակուսու հետ։ Կոմուտացիայի համաչափությունը կայանում է նրանում, որ երբ քվանտային մասնիկները «վերադասավորվում են», հավանականական բնութագրերը չեն փոխվում ալիքի ֆունկցիայի քառակուսի մոդուլը հաստատուն արժեք է:

Նմանության համաչափություն . Համաչափության մեկ այլ տեսակ է նմանության սիմետրիան, որը կապված է պատկերի միանման մասերի և նրանց միջև եղած հեռավորությունների միաժամանակյա մեծացման կամ նվազման հետ: Նման համաչափության օրինակ է մատրյոշկա տիկնիկը: Նման համաչափությունը շատ տարածված է կենդանի բնության մեջ։ Դա ցուցադրվում է բոլոր աճող օրգանիզմների կողմից։

Համաչափության հարցերը որոշիչ դեր են խաղում ժամանակակից ֆիզիկայում։ Բնության դինամիկ օրենքները բնութագրվում են սիմետրիայի որոշակի տեսակներով: Ընդհանուր իմաստով, ֆիզիկական օրենքների համաչափությունը նշանակում է դրանց անփոփոխությունը որոշակի փոխակերպումների նկատմամբ: Հարկ է նաև նշել, որ դիտարկվող սիմետրիայի տեսակներն ունեն կիրառելիության որոշակի սահմաններ։ Օրինակ, աջ և ձախ սիմետրիա գոյություն ունի միայն ուժեղ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների շրջանում, բայց թույլերի դեպքում խախտվում է։ Իզոտոպային անփոփոխությունը վավեր է միայն այն դեպքում, երբ հաշվի են առնվում էլեկտրամագնիսական ուժերը: Համաչափության հայեցակարգը կիրառելու համար կարող եք ներկայացնել որոշակի կառուցվածք, որը հաշվի է առնում չորս գործոն.

· ուսումնասիրվող առարկա կամ երևույթ.

· փոխակերպում, որի առնչությամբ դիտարկվում է համաչափությունը.

· Առարկայի կամ երևույթի որևէ հատկության անփոփոխություն՝ արտահայտելով խնդրո առարկա համաչափությունը: Ֆիզիկական օրենքների և պահպանման օրենքների համաչափության կապը.

· Համաչափության տարբեր տեսակների կիրառելիության սահմանները.

Ֆիզիկական համակարգերի կամ օրենքների համաչափության հատկությունների ուսումնասիրությունը պահանջում է հատուկ մաթեմատիկական վերլուծության, հիմնականում խմբի տեսության հասկացությունների օգտագործումը, որը ներկայումս առավել զարգացած է պինդ վիճակի ֆիզիկայում և բյուրեղագրությունում:

Գլուխ 3. Պինդ մարմինների թերությունների տեսակները

Բոլոր իրական պինդ մարմինները՝ և՛ միաբյուրեղային, և՛ բազմաբյուրեղային, պարունակում են այսպես կոչված կառուցվածքային թերություններ, տեսակներ, կոնցենտրացիաներ և վարքագիծ, որոնք շատ բազմազան են և կախված են նյութերի ստացման բնույթից, պայմաններից և արտաքին ազդեցությունների բնույթից: Արտաքին ազդեցություններից առաջացած արատների մեծ մասը թերմոդինամիկորեն անկայուն է, և համակարգի վիճակը այս դեպքում գրգռված է (ոչ հավասարակշռություն): Նման արտաքին ազդեցությունները կարող են լինել ջերմաստիճանը, ճնշումը, ճառագայթումը մասնիկներով և բարձր էներգիայի քվանտաներով, կեղտերի ներմուծում, պոլիմորֆ և այլ փոխակերպումների ժամանակ փուլային կարծրացում, մեխանիկական ազդեցություն և այլն: Հավասարակշռության վիճակի անցումը կարող է տեղի ունենալ տարբեր ձևերով և. որպես կանոն, իրականացվում է մի շարք մետակայուն վիճակների միջոցով։

Նույն տիպի արատները, փոխազդելով նույն կամ մեկ այլ տեսակի արատների հետ, կարող են ոչնչացնել կամ ձևավորել արատների նոր ասոցիացիաներ: Այս գործընթացները ուղեկցվում են համակարգի էներգիայի նվազմամբ։

Ելնելով N ուղղությունների քանակից, որոնցում տարածվում է բյուրեղային ցանցում ատոմների պարբերական դասավորության խախտումը, որը պայմանավորված է տվյալ արատով, առանձնանում են թերությունները.

· Կետ (զրոյական, N=0);

· Գծային (միաչափ, N=1);

· Մակերեւույթ (երկչափ, N=2);

· Ծավալ (եռաչափ, N=3);

Այժմ մենք մանրամասնորեն կքննարկենք յուրաքանչյուր թերություն:

3.1 Կետային թերություններ

Դեպի զրոյական (կամ կետբյուրեղային թերությունները ներառում են բոլոր թերությունները, որոնք կապված են փոքր խմբի ատոմների տեղաշարժի կամ փոխարինման, ինչպես նաև կեղտերի հետ: Դրանք առաջանում են տաքացման, դոպինգի, բյուրեղների աճի ժամանակ և ճառագայթահարման հետևանքով։ Դրանք կարող են ներդրվել նաև իմպլանտացիայի արդյունքում։ Նման արատների հատկությունները և դրանց առաջացման մեխանիզմները լավագույնս ուսումնասիրվել են, այդ թվում՝ շարժումը, փոխազդեցությունը, ոչնչացումը և գոլորշիացումը։

· Թափուր տեղ՝ ազատ, չզբաղված ատոմ, բյուրեղային ցանցի հանգույց։

· Ճիշտ ինտերստիցիալ ատոմ - հիմնական տարրի ատոմ, որը գտնվում է միավոր բջջի միջքաղաքային դիրքում:

· Անմաքրության ատոմի փոխարինում - բյուրեղային ցանցի հանգույցում մի տեսակի ատոմի փոխարինում մեկ այլ տեսակի ատոմով: Փոխարինման դիրքերը կարող են պարունակել ատոմներ, որոնք համեմատաբար քիչ են տարբերվում չափերով և էլեկտրոնային հատկություններով հիմնական ատոմներից:

· Միջանկյալ անմաքրության ատոմ - անմաքրության ատոմը գտնվում է բյուրեղային ցանցի միջանցքներում: Մետաղներում ինտերստիցիալ կեղտերը սովորաբար ջրածին, ածխածին, ազոտ և թթվածին են: Կիսահաղորդիչներում դրանք կեղտեր են, որոնք ստեղծում են էներգիայի խորը մակարդակներ տիրույթում, օրինակ՝ պղինձը և ոսկին սիլիցիումում:

Բյուրեղներում հաճախ նկատվում են նաև մի քանի կետային արատներից կազմված բարդույթներ, օրինակ՝ Ֆրենկելի թերություն (թափուր տեղ + սեփական միջքաղաքային ատոմ), երկատեղություն (թափուր տեղ + թափուր), A-կենտրոն (թափուր տեղ + թթվածնի ատոմ սիլիցիումում և գերմանում) և այլն։

Կետային թերությունների թերմոդինամիկա.Կետային թերությունները մեծացնում են բյուրեղի էներգիան, քանի որ յուրաքանչյուր թերության ձևավորման համար ծախսվել է որոշակի քանակությամբ էներգիա: Էլաստիկ դեֆորմացիան առաջացնում է թափուր առաջացման էներգիայի շատ փոքր մասը, քանի որ իոնների տեղաշարժերը չեն գերազանցում 1%-ը, իսկ համապատասխան դեֆորմացիայի էներգիան eV-ի տասներորդներն է: Ինտերստիցիալ ատոմի ձևավորման ժամանակ հարևան իոնների տեղաշարժերը կարող են հասնել միջատոմային հեռավորության 20%-ին, իսկ ցանցի առաձգական դեֆորմացիայի համապատասխան էներգիան կարող է հասնել մի քանի էՎ-ի։ Կետային թերության ձևավորման հիմնական մասը կապված է ատոմային կառուցվածքի պարբերականության և ատոմների միջև կապող ուժերի խախտման հետ: Մետաղում կետային թերությունը փոխազդում է ամբողջ էլեկտրոնային գազի հետ: Կայքից դրական իոնի հեռացումը համարժեք է կետային բացասական լիցք ներմուծելուն. Այս լիցքից դուրս են մղվում հաղորդիչ էլեկտրոնները, ինչը հանգեցնում է դրանց էներգիայի ավելացմանը: Տեսական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ պղնձի fcc վանդակում թափուր տարածքի առաջացման էներգիան կազմում է մոտ 1 էՎ, իսկ ինտերստիցիալ ատոմինը՝ 2,5-ից մինչև 3,5 էՎ։

Չնայած բյուրեղային էներգիայի ավելացմանը սեփական կետային արատների ձևավորման ժամանակ, դրանք կարող են թերմոդինամիկական հավասարակշռության մեջ լինել ցանցում, քանի որ դրանց ձևավորումը հանգեցնում է էնտրոպիայի ավելացման: Բարձրացված ջերմաստիճաններում ազատ էներգիայի էնտրոպիայի TS տերմինի ավելացումը կետային թերությունների առաջացման պատճառով փոխհատուցում է U-ի բյուրեղի ընդհանուր էներգիայի ավելացումը, իսկ ազատ էներգիան պարզվում է նվազագույն։

Թափուր աշխատատեղերի հավասարակշռության կոնցենտրացիան.

Որտեղ Ե 0 - մեկ թափուր աշխատատեղի ձևավորման էներգիա, կ- Բոլցմանի հաստատուն, Տ- բացարձակ ջերմաստիճան. Նույն բանաձևը գործում է ինտերստիցիալ ատոմների համար։ Բանաձևը ցույց է տալիս, որ թափուր աշխատատեղերի կոնցենտրացիան պետք է մեծապես կախված լինի ջերմաստիճանից: Հաշվարկի բանաձևը պարզ է, բայց ճշգրիտ քանակական արժեքները կարելի է ստանալ միայն իմանալով թերության ձևավորման էներգիայի արժեքը: Այս արժեքը տեսականորեն հաշվարկելը շատ դժվար է, ուստի պետք է բավարարվել միայն մոտավոր գնահատականներով:

Քանի որ դեֆեկտի ձևավորման էներգիան ներառված է ցուցիչում, այս տարբերությունն առաջացնում է հսկայական տարբերություն թափուր տեղերի և միջքաղաքային ատոմների կոնցենտրացիայի մեջ: Այսպիսով, պղնձի մեջ 1000 °C ջերմաստիճանում ինտերստիցիալ ատոմների կոնցենտրացիան ընդամենը 10?39 է, ինչը 35 կարգով փոքր է այս ջերմաստիճանի թափուր տեղերի կոնցենտրացիայից։ Խիտ փաթեթավորումներում, որոնք բնորոշ են մետաղների մեծամասնությանը, միջաստղային ատոմների ձևավորումը շատ դժվար է, և այդպիսի բյուրեղներում թափուր տեղերը հիմնական կետային թերություններն են (չհաշված անմաքուր ատոմները):

Կետային թերությունների միգրացիա:Վիբրացիոն շարժման ենթարկվող ատոմները անընդհատ էներգիա են փոխանակում: Ջերմային շարժման պատահականության պատճառով էներգիան անհավասարաչափ է բաշխվում տարբեր ատոմների միջև։ Ինչ-որ պահի ատոմը կարող է էներգիայի այնպիսի ավելցուկ ստանալ իր հարևաններից, որ վանդակում զբաղեցնի հարևան դիրք: Այսպես է տեղի ունենում բյուրեղների մեծ մասում կետային թերությունների միգրացիան (շարժումը):

Եթե ​​թափուր տեղը շրջապատող ատոմներից մեկը տեղափոխվի դատարկ տեղ, ապա թափուր տեղը համապատասխանաբար կտեղափոխվի իր տեղը: Որոշակի թափուր տեղաշարժի հաջորդական տարրական գործողություններն իրականացվում են տարբեր ատոմների կողմից։ Նկարը ցույց է տալիս, որ սերտ փաթեթավորված գնդերի (ատոմների) մեջ, որպեսզի գնդակներից մեկը տեղափոխվի ազատ տեղ, այն պետք է հրի գնդակները միմյանցից, հետևաբար, հանգույցի դիրքից շարժվելու համար ատոմի էներգիան նվազագույն է, հարակից դատարկ հանգույցին, որտեղ էներգիան նույնպես նվազագույն է, ատոմը պետք է անցնի ավելացած պոտենցիալ էներգիա ունեցող վիճակով և հաղթահարի էներգետիկ արգելքը: Դրա համար անհրաժեշտ է, որ ատոմը իր հարևաններից ստանա էներգիայի ավելցուկ, որը կորցնում է նոր դիրքի «սեղմվելով»։ Էներգետիկ արգելքի բարձրությունը E m կոչվում է թափուր աշխատատեղերի միգրացիայի ակտիվացման էներգիա.

Կետային արատների աղբյուրները և խորտակումները:Կետային թերությունների հիմնական աղբյուրը և խորտակումը գծային և մակերեսային թերություններն են: Մեծ կատարյալ միաբյուրեղներում սեփական կետային արատների գերհագեցած պինդ լուծույթի տարրալուծումը հնարավոր է այսպես կոչված առաջացմամբ։ միկրոդեֆեկտներ.

Կետային թերությունների համալիրներ.Կետային թերությունների ամենապարզ համալիրը երկփեղկանոցն է (դիվականսություն). Մետաղների և կիսահաղորդիչների մեջ մեծ դեր են խաղում երկու կամ ավելի կեղտաջրերի ատոմներից բաղկացած բարդույթները, ինչպես նաև կեղտոտ ատոմները և դրանց սեփական կետային թերությունները։ Մասնավորապես, նման համալիրները կարող են զգալիորեն ազդել պինդ մարմինների ուժի, էլեկտրական և օպտիկական հատկությունների վրա:

3.2 Գծային թերություններ

Միաչափ (գծային) թերությունները բյուրեղային թերություններ են, որոնց չափերը մի ուղղությամբ շատ ավելի մեծ են ցանցի պարամետրից, իսկ մյուս երկուսում՝ համեմատելի դրա հետ։ Գծային թերությունները ներառում են տեղահանումներ և դիսկլինացիաներ: Ընդհանուր սահմանում. տեղահանումը բյուրեղի մեջ թերի կտրվածքի տարածքի սահմանն է: Դիսլոկացիաները բնութագրվում են կտրող վեկտորով (Burgers վեկտոր) և նրա և տեղահանման գծի միջև μ անկյունով։ Երբ μ = 0, տեղահանումը կոչվում է պտուտակային տեղաշարժ; c=90°-ում - եզր; այլ անկյուններում այն ​​խառնվում է և այնուհետև կարող է քայքայվել պարուրաձև և եզրային բաղադրիչների: Դիսլոկացիաները առաջանում են բյուրեղների աճի ժամանակ; դրա պլաստիկ դեֆորմացիայի ժամանակ և շատ այլ դեպքերում։ Արտաքին ազդեցության տակ դրանց բաշխվածությունը և վարքագիծը որոշում են ամենակարևոր մեխանիկական հատկությունները, մասնավորապես՝ ամրությունը, ճկունությունը և այլն: Խտրականությունը բյուրեղի թերի պտտման շրջանի սահմանն է: Բնութագրվում է ռոտացիայի վեկտորով:

3.3 Մակերեւութային թերություններ

Այս դասի հիմնական ներկայացուցչական թերությունը բյուրեղի մակերեսն է։ Այլ դեպքեր են նյութի հատիկների սահմանները, ներառյալ ցածր անկյան սահմանները (ներկայացնում են տեղաշարժերի ասոցիացիաները), զույգերի հարթությունները, փուլային միջերեսները և այլն:

3.4 Ծավալային թերություններ

Դրանք ներառում են թափուր աշխատատեղերի կլաստերներ, որոնք ձևավորում են ծակոտիներ և ալիքներ. տարբեր թերությունների վրա կուտակված մասնիկներ (դեկորատիվ), օրինակ՝ գազի պղպջակներ, մայրական լիկյորի փուչիկներ; կեղտերի կուտակումներ սեկտորների (ավազի ակնոցների) և աճի գոտիների տեսքով: Որպես կանոն, դրանք ծակոտիներ են կամ կեղտոտ փուլերի ընդգրկումներ։ Դրանք բազմաթիվ արատների կոնգլոմերատ են։ Ծագումը՝ բյուրեղների աճի ռեժիմների խախտում, գերհագեցած պինդ լուծույթի տարրալուծում, նմուշների աղտոտում։ Որոշ դեպքերում (օրինակ, տեղումների կարծրացման ժամանակ) ծավալային թերությունները հատուկ ներմուծվում են նյութի մեջ՝ դրա ֆիզիկական հատկությունները փոփոխելու համար։

Գլուխ 4. Ստացվածոչ բյուրեղներ

Գիտության և տեխնիկայի զարգացումը հանգեցրել է նրան, որ շատ թանկարժեք քարեր կամ պարզապես բնության մեջ հազվադեպ հանդիպող բյուրեղներ շատ անհրաժեշտ են դարձել սարքերի և մեքենաների մասերի արտադրության, գիտական ​​հետազոտությունների համար: Շատ բյուրեղների պահանջարկն այնքան է աճել, որ անհնար էր այն բավարարել՝ ընդլայնելով հին հանքերի արտադրության ծավալները և նոր բնական հանքավայրեր որոնելով։

Բացի այդ, տեխնոլոգիայի շատ ճյուղեր և հատկապես գիտական ​​հետազոտությունները գնալով ավելի են պահանջում շատ բարձր քիմիական մաքրության միայնակ բյուրեղներ՝ կատարյալ բյուրեղային կառուցվածքով: Բնության մեջ հայտնաբերված բյուրեղները չեն բավարարում այս պահանջներին, քանի որ դրանք աճում են իդեալականից շատ հեռու պայմաններում:

Այսպիսով, խնդիր առաջացավ մշակել բազմաթիվ տարրերի և քիմիական միացությունների միայնակ բյուրեղների արհեստական ​​արտադրության տեխնոլոգիա։

«Թանկ» պատրաստելու համեմատաբար պարզ մեթոդի մշակումը հանգեցնում է նրան, որ այն դադարում է թանկարժեք լինել: Դա բացատրվում է նրանով, որ թանկարժեք քարերի մեծ մասը բնության մեջ տարածված քիմիական տարրերի և միացությունների բյուրեղներ են։ Այսպիսով, ադամանդը ածխածնի բյուրեղ է, ռուբինն ու շափյուղան ալյումինի օքսիդի բյուրեղներ են՝ տարբեր կեղտերով:

Դիտարկենք միայնակ բյուրեղների աճեցման հիմնական մեթոդները: Առաջին հայացքից կարող է թվալ, որ հալոցքից բյուրեղացումը շատ պարզ է։ Բավական է նյութը տաքացնել իր հալման կետից բարձր, ստանալ հալոցք, ապա սառեցնել։ Սկզբունքորեն սա ճիշտ ճանապարհ է, բայց եթե հատուկ միջոցներ չձեռնարկվեն, ապա լավագույն դեպքում դուք կհայտնվեք պոլիբյուրեղային նմուշով: Իսկ եթե փորձն իրականացվի, օրինակ, քվարցի, ծծմբի, սելենի, շաքարի հետ, որոնք, կախված իրենց հալոցքների սառեցման արագությունից, կարող են պնդանալ բյուրեղային կամ ամորֆ վիճակում, ապա երաշխիք չկա, որ ամորֆ մարմինը. չի ստացվի։

Մեկ բյուրեղ աճեցնելու համար դանդաղ սառեցումը բավարար չէ: Անհրաժեշտ է նախ հովացնել հալոցի մի փոքր հատվածը և դրա մեջ ստանալ բյուրեղի «միջուկացում», այնուհետև, հաջորդաբար սառեցնելով «միջուկը» շրջապատող հալոցը, թույլ տալ, որ բյուրեղը աճի ամբողջ ծավալով: հալվել. Այս գործընթացին կարելի է հասնել՝ դանդաղորեն իջեցնելով հալը պարունակող խառնարանը ուղղահայաց խողովակային վառարանի բացվածքով: Բյուրեղը կորիզանում է կարասի հատակին, քանի որ այն սկզբում մտնում է ավելի ցածր ջերմաստիճանի շրջան, այնուհետև աստիճանաբար աճում է հալման ողջ ծավալով: Կաթսայի հատակը հատուկ պատրաստված է նեղ, մատնանշված դեպի կոն, այնպես որ դրա մեջ կարող է տեղակայվել միայն մեկ բյուրեղային միջուկ։

Այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է ցինկի, արծաթի, ալյումինի, պղնձի և այլ մետաղների, ինչպես նաև նատրիումի քլորիդի, կալիումի բրոմիդի, լիթիումի ֆտորիդի և օպտիկական արդյունաբերության մեջ օգտագործվող այլ աղերի բյուրեղների աճեցման համար։ Մեկ օրում կարելի է մոտ մեկ կիլոգրամ քաշով քարե աղի բյուրեղ աճեցնել:

Նկարագրված մեթոդի թերությունը բյուրեղների աղտոտումն է խառնարանային նյութով: բյուրեղային թերության համաչափության հատկություն

Հալոցքից բյուրեղներ աճեցնելու առանց կարասի մեթոդը, որն օգտագործվում է, օրինակ, կորունդի (ռուբիններ, շափյուղաներ) աճեցնելու համար, այս թերությունը չունի։ 2-100 միկրոն չափի ձավարեղենի ամենալավ ալյումինի օքսիդի փոշին բարակ հոսքով թափվում է վազվզակից, անցնում թթվածին-ջրածնային բոցի միջով, հալվում և կաթիլների տեսքով ընկնում է հրակայուն նյութի ձողի վրա։ Ձողի ջերմաստիճանը պահպանվում է ալյումինի օքսիդի հալման կետից մի փոքր ցածր (2030°C): Ալյումինի օքսիդի կաթիլները սառչում են դրա վրա և ձևավորում են թրծված կորունդի զանգվածի ընդերքը։ Ժամացույցի մեխանիզմը դանդաղ (10-20 մմ/ժ) իջեցնում է ձողը, և դրա վրա աստիճանաբար աճում է չկտրված կորունդի բյուրեղը՝ շրջված տանձի ձևով, այսպես կոչված, բուլղար։

Ինչպես բնության մեջ, լուծույթից բյուրեղներ ստանալը հանգում է երկու եղանակի. Դրանցից առաջինը բաղկացած է հագեցած լուծույթից լուծիչի դանդաղ գոլորշիացումից, իսկ երկրորդը՝ լուծույթի ջերմաստիճանի դանդաղ նվազումից: Ավելի հաճախ օգտագործվում է երկրորդ մեթոդը. Որպես լուծիչներ օգտագործվում են ջուր, սպիրտներ, թթուներ, հալած աղեր և մետաղներ։ Լուծումից բյուրեղների աճեցման մեթոդների թերությունը բյուրեղների լուծիչ մասնիկներով աղտոտման հնարավորությունն է:

Բյուրեղը աճում է գերհագեցած լուծույթի այն հատվածներից, որոնք անմիջապես շրջապատում են այն: Արդյունքում բյուրեղի մոտ լուծույթը ավելի քիչ գերհագեցված է, քան դրանից հեռու։ Քանի որ գերհագեցած լուծույթն ավելի ծանր է, քան հագեցածը, աճող բյուրեղի մակերևույթի վերևում միշտ կա «օգտագործված» լուծույթի դեպի վեր հոսք: Առանց լուծույթի նման խառնման, բյուրեղների աճը արագ կդադարի: Հետեւաբար, լուծումը հաճախ լրացուցիչ խառնվում է կամ բյուրեղը ամրացվում է պտտվող պահարանի վրա: Սա թույլ է տալիս աճեցնել ավելի առաջադեմ բյուրեղներ:

Որքան ցածր է աճի տեմպը, այնքան ավելի լավ են ստացվում բյուրեղները: Այս կանոնը վերաբերում է աճեցման բոլոր մեթոդներին: Շաքարավազի և կերակրի աղի բյուրեղները հեշտությամբ կարելի է ձեռք բերել տանը ջրային լուծույթից: Բայց, ցավոք, ոչ բոլոր բյուրեղները կարելի է այդքան պարզ աճեցնել։ Օրինակ՝ լուծույթից քվարց բյուրեղների արտադրությունը տեղի է ունենում 400°C ջերմաստիճանի և 1000 ատ ճնշման դեպքում։

Գլուխ 5. Բյուրեղների հատկությունները

Նայելով տարբեր բյուրեղների՝ մենք տեսնում ենք, որ դրանք բոլորն էլ իրենց ձևով տարբեր են, բայց նրանցից յուրաքանչյուրը ներկայացնում է սիմետրիկ մարմին։ Իսկապես, համաչափությունը բյուրեղների հիմնական հատկություններից մեկն է։ Մարմինները անվանում ենք սիմետրիկ, եթե դրանք բաղկացած են հավասար, միանման մասերից։

Բոլոր բյուրեղները սիմետրիկ են: Սա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր բյուրեղային պոլիէդրոնում կարելի է գտնել համաչափության հարթություններ, համաչափության առանցքներ, համաչափության կենտրոններ և համաչափության այլ տարրեր, որպեսզի պոլիէդրոնի նույնական մասերը տեղավորվեն իրար: Ներկայացնենք սիմետրիայի հետ կապված մեկ այլ հասկացություն՝ բևեռականություն։

Յուրաքանչյուր բյուրեղային պոլիէդրոն ունի համաչափության տարրերի որոշակի հավաքածու: Տվյալ բյուրեղին բնորոշ բոլոր սիմետրիայի տարրերի ամբողջական հավաքածուն կոչվում է սիմետրիայի դաս։ Նրանց թիվը սահմանափակ է։ Մաթեմատիկորեն ապացուցված է, որ բյուրեղներում կա սիմետրիայի 32 տեսակ։

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք բյուրեղի համաչափության տեսակները: Նախ, բյուրեղները կարող են ունենալ միայն 1, 2, 3, 4 և 6 կարգի սիմետրիա առանցքներ: Ակնհայտ է, որ 5-րդ, 7-րդ և ավելի բարձր կարգի սիմետրիկ առանցքները հնարավոր չեն, քանի որ նման կառուցվածքի դեպքում ատոմային շարքերը և ցանցերը անընդհատ չեն լրացնի տարածությունը և ատոմների հավասարակշռության դիրքերի միջև բացեր կհայտնվեն. Ատոմները չեն լինի ամենակայուն դիրքերում, իսկ բյուրեղային կառուցվածքը կփլուզվի։

Բյուրեղային պոլիէդրոնում դուք կարող եք գտնել համաչափության տարրերի տարբեր համակցություններ՝ ոմանք քիչ են, մյուսները՝ շատ: Ըստ համաչափության՝ հիմնականում համաչափության առանցքների երկայնքով բյուրեղները բաժանվում են երեք կատեգորիայի.

Ամենաբարձր կատեգորիան ներառում է ամենասիմետրիկ բյուրեղները, դրանք կարող են ունենալ 2, 3 և 4 կարգի մի քանի առանցք, 6-րդ կարգի առանցքներ, կարող են ունենալ հարթություններ և համաչափության կենտրոններ: Այս ձևերը ներառում են խորանարդ, ութանիստ, քառանիստ և այլն: Նրանք բոլորն ունեն ընդհանուր հատկանիշ. բոլոր ուղղություններով նրանք մոտավորապես նույնն են:

Միջին կատեգորիայի բյուրեղները կարող են ունենալ 3, 4 և 6 կարգի առանցքներ, բայց միայն մեկ անգամ: Կարող են լինել 2-րդ կարգի մի քանի առանցքներ և հնարավոր են համաչափության կենտրոններ: Այս բյուրեղների ձևերը՝ պրիզմաներ, բուրգեր և այլն։ Ընդհանուր հատկանիշ՝ սիմետրիայի հիմնական առանցքի երկայնքով և երկայնքով կտրուկ տարբերություն։

Ամենաբարձր կատեգորիայի բյուրեղները ներառում են՝ ադամանդ, քվարց, գերմանիում, սիլիցիում, պղինձ, ալյումին, ոսկի, արծաթ, մոխրագույն անագ, վոլֆրամ, երկաթ: Միջին կատեգորիա՝ գրաֆիտ, ռուբին, քվարց, ցինկ, մագնեզիում, սպիտակ թիթեղ, տուրմալին, բերիլ: Ամենացածրը՝ գիպս, միկա, պղնձի սուլֆատ, Ռոշելի աղ և այլն: Իհարկե, այս ցանկում թվարկված են ոչ բոլոր գոյություն ունեցող բյուրեղները, այլ միայն դրանցից ամենահայտնիները:

Կատեգորիաներն իրենց հերթին բաժանված են յոթ համակարգերի: Հունարենից թարգմանված «սինգոնիա» նշանակում է «նման անկյուն»: Համաչափության միանման առանցքներով և, հետևաբար, կառուցվածքում պտտման նույն անկյուններով բյուրեղները միավորվում են բյուրեղային համակարգի մեջ:

Բյուրեղների ֆիզիկական հատկությունները ամենից հաճախ կախված են դրանց կառուցվածքից և քիմիական բաղադրությունից։

Նախ, հարկ է նշել բյուրեղների երկու հիմնական հատկությունները. Դրանցից մեկը անիզոտրոպիան է։ Այս տերմինը նշանակում է հատկությունների փոփոխություն՝ կախված ուղղությունից։ Միաժամանակ բյուրեղները միատարր մարմիններ են։ Բյուրեղային նյութի միատարրությունը կայանում է նրանում, որ նրա նույն ձևի և նույն կողմնորոշման երկու հատվածներն ունեն նույնական հատկություններ:

Եկեք նախ խոսենք էլեկտրական հատկությունների մասին: Սկզբունքորեն, բյուրեղների էլեկտրական հատկությունները կարելի է դիտարկել՝ օգտագործելով մետաղների օրինակը, քանի որ մետաղներն իրենց վիճակներից մեկում կարող են լինել բյուրեղային ագրեգատներ։ Էլեկտրոնները, որոնք ազատորեն շարժվում են մետաղի մեջ, չեն կարող դուրս գալ, դա էներգիա է պահանջում: Եթե ​​այս դեպքում ծախսվում է ճառագայթային էներգիա, էլեկտրոնների աբստրակցիայի ազդեցությունը առաջացնում է այսպես կոչված ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ։ Նմանատիպ ազդեցություն նկատվում է միայնակ բյուրեղներում: Մոլեկուլային ուղեծրից պոկված էլեկտրոնը, մնալով բյուրեղի ներսում, վերջինիս մեջ առաջացնում է մետաղական հաղորդունակություն (ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ)։ Նորմալ պայմաններում (առանց ճառագայթման) նման միացումները էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչներ չեն։

Լույսի ալիքների վարքագիծը բյուրեղներում ուսումնասիրել է Է.Բերտոլինը, ով առաջինն է նկատել, որ ալիքներն իրենց ոչ ստանդարտ են պահում բյուրեղի միջով անցնելիս։ Մի օր Բերտալինը ուրվագծում էր իսլանդական սպարի երկփեղկ անկյունները, այնուհետև նա բյուրեղը դրեց գծագրերի վրա, այնուհետև գիտնականն առաջին անգամ տեսավ, որ յուրաքանչյուր տող երկփեղկվում է: Նա մի քանի անգամ համոզվեց, որ սպարի բոլոր բյուրեղները երկատում են լույսը, միայն այդ ժամանակ Բերտալինը գրեց «Փորձեր երկփեղկ իսլանդական բյուրեղի հետ, որը հանգեցրեց հրաշալի և արտասովոր բեկման հայտնաբերմանը» տրակտատ (1669): Գիտնականն իր փորձերի արդյունքներն ուղարկել է մի քանի երկրների առանձին գիտնականների և ակադեմիաների։ Աշխատանքներն ընդունվել են լիակատար անվստահությամբ։ Անգլիայի գիտությունների ակադեմիան այդ օրենքը փորձարկելու համար հատկացրել է գիտնականների խումբ (Նյուտոն, Բոյլ, Հուկ և այլն)։ Այս հեղինակավոր հանձնաժողովը երեւույթը ճանաչեց պատահական, իսկ օրենքը՝ գոյություն չունեցող։ Բերտալինի փորձերի արդյունքները մոռացվեցին։

Ընդամենը 20 տարի անց Քրիստիան Հյուգենսը հաստատեց Բերտալինի հայտնագործության ճիշտությունը և ինքն էլ հայտնաբերեց քվարցում կրկնակի բեկում: Շատ գիտնականներ, ովքեր հետագայում ուսումնասիրեցին այս հատկությունը, հաստատեցին, որ ոչ միայն իսլանդական սպարը, այլև շատ այլ բյուրեղներ երկատում են լույսը:

...

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Բյուրեղային կառուցվածք. Պինդ վիճակի ֆիզիկայի դերը, առարկան և խնդիրները. Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ. Բյուրեղյա վանդակաճաղերի տեսակները. Բյուրեղներում կապերի տեսակները. Պինդ մարմինների բյուրեղային կառուցվածքները. Հեղուկ բյուրեղներ. Բյուրեղային թերություններ.

դասախոսություն, ավելացվել է 03/13/2007 թ


Նյութի խտացված վիճակի հայեցակարգը և հիմնական հատկանիշները, բնորոշ գործընթացները: Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ. Բյուրեղային անիզոտրոպիայի էությունն ու առանձնահատկությունները. Պոլիբյուրեղների և պոլիմերների տարբերակիչ առանձնահատկությունները. Բյուրեղների ջերմային հատկությունները և կառուցվածքը:

դասախոսությունների դասընթաց, ավելացվել է 21.02.2009թ


Պինդ մարմնի ընդհանուր հատկությունները, վիճակը: Կոշտ, տարբերակիչ հատկանիշների տեղայնացված և տեղայնացված վիճակներ: Էությունը, պինդ մարմիններում քիմիական կապերի տեսակները։ Տեղական և ոչ տեղական նկարագրություններ չխեղաթյուրված վանդակաճաղերում: Կետային թերություններ.

ձեռնարկ, ավելացվել է 02/21/2009


Բյուրեղները իրական պինդ մարմիններ են: Բյուրեղների կետային թերությունների թերմոդինամիկան, դրանց միգրացիան, աղբյուրները և խորտակումները: Դիսլոկացիայի ուսումնասիրություն, պինդ մարմինների բյուրեղային կառուցվածքի գծային թերություն։ Երկչափ և եռաչափ թերություններ. Ամորֆ պինդ մարմիններ.

հաշվետվություն, ավելացվել է 01/07/2015 թ


Պինդ վիճակի ֆիզիկան այն հիմնասյուներից մեկն է, որի վրա հենվում է ժամանակակից տեխնոլոգիական հասարակությունը։ Պինդ մարմինների ֆիզիկական կառուցվածքը. Բյուրեղների համաչափություն և դասակարգում. Դեֆորմացիայի և սթրեսի առանձնահատկությունները. Բյուրեղային թերություններ, ուժի բարձրացման ուղիներ.

շնորհանդես, ավելացվել է 02/12/2010


Անջատված համաչափության տարրերի ավելացում: Հետևողական արտացոլում սիմետրիայի երկու զուգահեռ հարթություններում: Համաչափության հարթության գումարը և դրան ուղղահայաց թարգմանությունը: Թարգմանական վեկտորի գործողության բնութագրերը նրան ուղղահայաց առանցքների վրա:

շնորհանդես, ավելացվել է 23.09.2013թ


Պինդ մարմինների բյուրեղային և ամորֆ վիճակները, կետային և գծային արատների պատճառները: Բյուրեղների միջուկացում և աճ: Թանկարժեք քարերի, պինդ լուծույթների և հեղուկ բյուրեղների արհեստական ​​արտադրություն։ Խոլեստերինի հեղուկ բյուրեղների օպտիկական հատկությունները.

վերացական, ավելացվել է 26.04.2010թ


Անհամասեռ կիսահաղորդչային նմուշների ֆոտոէլեկտրական հատկությունները. Օմիկ շփման էներգիայի կառուցվածքը անհավասար բաշխված էլեկտրոնային թակարդների առկայության դեպքում: Գազի արտանետման մեջ մշակված բյուրեղների ֆոտոէլեկտրական հատկությունները:

թեզ, ավելացվել է 18.03.2008թ


Իրական բյուրեղների թերությունները, երկբևեռ տրանզիստորների շահագործման սկզբունքները. Բյուրեղային ցանցի աղավաղում միջանկյալ և փոխարինող պինդ լուծույթներում: Մակերեւութային երեւույթները կիսահաղորդիչներում. Տրանզիստորի պարամետրերը և թողարկիչի հոսանքի փոխանցման գործակիցը:

թեստ, ավելացվել է 10/22/2009 թ


Ջրածնի կապը ջրի մեջ, դրա հիմնական չափանիշները. Ջրի անոմալ հատկությունները. Էլեկտրոլիզի և էլեկտրոլիտների հայեցակարգը: Էլեկտրաբյուրեղացումը և դրա օրենքները. Ջրածնային կապերի ցանցի դինամիկան ջրի էլեկտրաբյուրեղացման ժամանակ: Բյուրեղային և ամորֆ սառույցներ.

4. . 5. . 6. . 7. .

Յուրաքանչյուր ոք կարող է հեշտությամբ բաժանել մարմինները պինդ և հեղուկի: Այնուամենայնիվ, այս բաժանումը հիմնված կլինի միայն արտաքին նշանների վրա: Որպեսզի պարզենք, թե ինչ հատկություններ ունեն պինդ մարմինները, կջերմացնենք դրանք։ Որոշ մարմիններ կսկսեն այրվել (փայտ, ածուխ) - դրանք օրգանական նյութեր են: Մյուսները կփափկեն (խեժը) նույնիսկ ցածր ջերմաստիճանի դեպքում. սրանք ամորֆ են: Պինդ մարմինների հատուկ խումբը բաղկացած է նրանցից, որոնց համար ջերմաստիճանի կախվածությունը տաքացման ժամանակից ներկայացված է Նկար 12-ում: Սրանք բյուրեղային պինդ մարմիններ են: Բյուրեղային մարմինների այս վարքագիծը տաքացման ժամանակ բացատրվում է նրանց ներքին կառուցվածքով։ Բյուրեղյա մարմիններ- սրանք մարմիններ են, որոնց ատոմներն ու մոլեկուլները դասավորված են որոշակի կարգով, և այդ կարգը պահպանվում է բավականին մեծ հեռավորության վրա: Բյուրեղում ատոմների կամ իոնների տարածական պարբերական դասավորությունը կոչվում է բյուրեղյա վանդակ. Բյուրեղային ցանցի այն կետերը, որոնցում գտնվում են ատոմները կամ իոնները, կոչվում են վանդակավոր հանգույցներ։

Բյուրեղային մարմինները կամ միաբյուրեղներ են կամ բազմաբյուրեղներ: Միաբյուրեղունի մեկ բյուրեղյա վանդակ իր ամբողջ ծավալով:

Անիզոտրոպիամիայնակ բյուրեղները պայմանավորված են ուղղությունից իրենց ֆիզիկական հատկությունների կախվածությամբ: ՊոլիբյուրեղԱյն փոքր, տարբեր կողմնորոշված ​​միաբյուրեղների (հատիկների) համակցություն է և չունի հատկությունների անիզոտրոպություն։ Պինդ նյութերի մեծ մասն ունի բազմաբյուրեղ կառուցվածք (հանածոներ, համաձուլվածքներ, կերամիկա):

Բյուրեղային մարմինների հիմնական հատկություններն են՝ հալման կետի որոշակիությունը, առաձգականությունը, ամրությունը, հատկությունների կախվածությունը ատոմների դասավորության կարգից, այսինքն՝ բյուրեղային ցանցի տեսակից։

Ամորֆնյութեր են, որոնք կարգ չունեն ատոմների և մոլեկուլների դասավորության մեջ այս նյութի ողջ ծավալով։ Ի տարբերություն բյուրեղային նյութերի՝ ամորֆ նյութերի իզոտրոպ. Սա նշանակում է, որ հատկությունները նույնն են բոլոր ուղղություններով: Ամորֆ վիճակից հեղուկի անցումը տեղի է ունենում աստիճանաբար, չկա հատուկ հալման կետ. Ամորֆ մարմինները չունեն առաձգականություն, դրանք պլաստիկ են։ Տարբեր նյութեր ամորֆ վիճակում են՝ ապակի, խեժեր, պլաստմասսա և այլն։

Էլաստիկություն- մարմինների հատկությունը վերականգնելու իրենց ձևն ու ծավալը արտաքին ուժերի կամ այլ պատճառների դադարեցումից հետո, որոնք առաջացրել են մարմինների դեֆորմացիա. Ըստ պինդ մարմնի մասնիկների տեղաշարժի բնույթի՝ դեֆորմացիաները, որոնք առաջանում են նրա ձևի փոփոխության ժամանակ, բաժանվում են՝ ձգում – սեղմում, կտրում, ոլորում և ծռում։ Էլաստիկ դեֆորմացիաների համար գործում է Հուկի օրենքը, ըստ որի առաձգական դեֆորմացիաներն ուղիղ համեմատական ​​են դրանք առաջացնող արտաքին ազդեցություններին։ Ձգող-սեղմման դեֆորմացիայի համար Հուկի օրենքը ունի ձև. Էլաստիկությունը պայմանավորված է նյութը կազմող մասնիկների փոխազդեցությամբ և ջերմային շարժումով։

Կախված ֆիզիկական հատկություններից և մոլեկուլային կառուցվածքից՝ առանձնանում են պինդ մարմինների երկու հիմնական դաս՝ բյուրեղային և ամորֆ։

Սահմանում 1

Ամորֆ մարմիններն ունեն այնպիսի հատկություն, ինչպիսին է իզոտրոպիան։ Այս հայեցակարգը նշանակում է, որ դրանք համեմատաբար անկախ են օպտիկական, մեխանիկական և այլ ֆիզիկական հատկություններից, ինչպես նաև արտաքին ուժերը դրանց վրա գործող ուղղությունից:

Աֆմորիկ մարմինների հիմնական առանձնահատկությունը ատոմների և մոլեկուլների քաոսային դասավորությունն է, որոնք հավաքվում են միայն փոքր տեղական խմբերով՝ յուրաքանչյուրում մի քանի մասնիկից ոչ ավելի։

Այս հատկությունը ամորֆ մարմիններն ավելի է մոտեցնում հեղուկներին։ Այդպիսի պինդ նյութերից են սաթն ու այլ կոշտ խեժերը, տարբեր տեսակի պլաստմասսա և ապակի։ Բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ ամորֆ մարմինները փափկվում են, սակայն դրանք հեղուկի վերածելու համար անհրաժեշտ է ուժեղ ջերմություն։

Բոլոր բյուրեղային մարմիններն ունեն հստակ ներքին կառուցվածք։ Նույն կարգով մասնիկների խմբերը պարբերաբար կրկնվում են նման մարմնի ողջ ծավալով։ Նման կառուցվածքը պատկերացնելու համար սովորաբար օգտագործվում են տարածական բյուրեղյա վանդակներ: Դրանք բաղկացած են որոշակի քանակությամբ հանգույցներից, որոնք կազմում են որոշակի նյութի մոլեկուլների կամ ատոմների կենտրոնները։ Որպես կանոն, նման վանդակը կառուցվում է իոններից, որոնք ցանկալի մոլեկուլների մաս են կազմում: Այսպիսով, կերակրի աղի մեջ ներքին կառուցվածքը բաղկացած է նատրիումի և քլորի իոններից՝ զույգերով միավորված մոլեկուլների մեջ։ Նման բյուրեղային մարմինները կոչվում են իոնային:

Նկար 3. 6. 1 . Սեղանի աղի բյուրեղյա վանդակ:

Սահմանում 2

Յուրաքանչյուր նյութի կառուցվածքում կարելի է առանձնացնել մեկ նվազագույն բաղադրիչ. միավոր բջիջ.

Ամբողջ վանդակը, որից կազմված է բյուրեղային մարմինը, կարող է կազմվել որոշակի ուղղություններով նման բջիջի թարգմանությամբ (զուգահեռ տեղափոխմամբ):

Բյուրեղյա ցանցերի տեսակների թիվը անսահման չէ։ Ընդհանուր առմամբ կա 230 տեսակ, որոնց մեծ մասը արհեստականորեն ստեղծված կամ հայտնաբերվել է բնական նյութերում։ Կառուցվածքային վանդակաճաղերը կարող են ունենալ մարմնի կենտրոնացված խորանարդի (օրինակ՝ երկաթի համար), դեմքի կենտրոնացված խորանարդի (ոսկու, պղնձի համար) կամ վեց դեմքով պրիզմայի (մագնեզիում, ցինկ) ձև:

Իր հերթին բյուրեղային մարմինները բաժանվում են բազմաբյուրեղների և միաբյուրեղների։ Նյութերի մեծ մասը պատկանում է պոլիբյուրեղներին, քանի որ դրանք բաղկացած են այսպես կոչված բյուրեղներից։ Սրանք փոքր բյուրեղներ են՝ միաձուլված և պատահականորեն կողմնորոշված: Միաբյուրեղային նյութերը համեմատաբար հազվադեպ են նույնիսկ արհեստական ​​նյութերի մեջ։

Սահմանում 3

Բազմաբյուրեղներն ունեն իզոտրոպության հատկություն, այսինքն՝ նույն հատկությունները բոլոր ուղղություններով։

Մարմնի բազմաբյուրեղ կառուցվածքը հստակ տեսանելի է մանրադիտակի տակ, իսկ որոշ նյութերի համար, օրինակ՝ չուգուն, նույնիսկ անզեն աչքով։

Սահմանում 4

Պոլիմորֆիզմ– նյութի մի քանի փուլերով գոյության ունակությունն է, այսինքն. բյուրեղային փոփոխություններ, որոնք տարբերվում են միմյանցից ֆիզիկական հատկություններով:

Մեկ այլ փոփոխության անցնելու գործընթացը կոչվում է պոլիմորֆ անցում.

Նման երեւույթի օրինակ կարող է լինել գրաֆիտի վերածումը ադամանդի, որը արդյունաբերական պայմաններում տեղի է ունենում բարձր ճնշման (մինչև 100000 մթնոլորտ) և բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում։
(մինչև 2000 Կ):

Մեկ բյուրեղային կամ բազմաբյուրեղ նմուշի ցանցային կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար օգտագործվում է ռենտգենյան դիֆրակցիա։

Պարզ բյուրեղյա վանդակները ներկայացված են ստորև նկարում: Պետք է հաշվի առնել, որ մասնիկների միջև հեռավորությունն այնքան փոքր է, որ համեմատելի է բուն մասնիկների չափի հետ։ Պարզության համար գծապատկերները ցույց են տալիս միայն կենտրոնների դիրքերը:

Նկար 3. 6. 2. Պարզ բյուրեղյա վանդակներ. 1 – պարզ խորանարդ վանդակավոր; 2 – դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակավոր; 3 – մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակավոր; 4 – վեցանկյուն վանդակավոր:

Ամենապարզը խորանարդ վանդակն է. նման կառուցվածքը բաղկացած է խորանարդներից, որոնց գագաթներում մասնիկներ կան: Դեմքի կենտրոնացված վանդակը մասնիկներ ունի ոչ միայն գագաթներում, այլև դեմքերի վրա: Օրինակ, ճաշի աղի բյուրեղյա վանդակը բաղկացած է երկու դեմքի կենտրոնացված վանդակներից, որոնք գտնվում են միմյանց ներսում: Մարմնի կենտրոնացված վանդակը յուրաքանչյուր խորանարդի կենտրոնում ունի լրացուցիչ մասնիկներ:

Մետաղական ցանցերն ունեն մեկ կարևոր հատկություն. Նյութի իոնները տեղում են պահվում ազատ էլեկտրոններից բաղկացած գազի հետ փոխազդեցությամբ։ Այսպես կոչված էլեկտրոնային գազը ձևավորվում է ատոմների կողմից տրված մեկ կամ մի քանի էլեկտրոններից: Նման ազատ էլեկտրոնները կարող են շարժվել բյուրեղի ողջ ծավալով։

Նկար 3. 6. 3. Մետաղական բյուրեղի կառուցվածքը.

Եթե ​​տեքստում սխալ եք նկատել, ընդգծեք այն և սեղմեք Ctrl+Enter

Հեղուկի նման, բայց նաև ձևի: Նրանք հիմնականում բյուրեղային վիճակում են։
Բյուրեղներ- դրանք պինդ մարմիններ են, որոնց ատոմները կամ մոլեկուլները որոշակի, դասավորված դիրքեր են զբաղեցնում տարածության մեջ։ Հետեւաբար, բյուրեղները ունեն հարթ եզրեր: Օրինակ, սովորական կերակրի աղի հատիկն ունի հարթ եզրեր, որոնք միմյանց հետ ուղիղ անկյուններ են կազմում ( Նկ.12.1).

Սա կարելի է տեսնել աղը խոշորացույցով ուսումնասիրելով: Եվ որքան երկրաչափորեն ճիշտ է ձյան փաթիլի ձևը: Այն նաև արտացոլում է բյուրեղային պինդ սառույցի ներքին կառուցվածքի երկրաչափական ճշգրտությունը ( Նկ.12.2).

Բյուրեղների անիզոտրոպիա. Այնուամենայնիվ, ճիշտ արտաքին ձևը բյուրեղի պատվիրված կառուցվածքի միակ կամ նույնիսկ ամենակարևոր հետևանքը չէ: Գլխավորն այն է բյուրեղի ֆիզիկական հատկությունների կախվածությունը բյուրեղի մեջ ընտրված ուղղությունից:
Առաջին հերթին աչքի է զարնում բյուրեղների տարբեր մեխանիկական ուժը տարբեր ուղղություններով։ Օրինակ, միկայի մի կտոր հեշտությամբ շերտազատվում է մեկ ուղղությամբ՝ դառնալով բարակ թիթեղներ ( Նկ.12.3), բայց շատ ավելի դժվար է այն կոտրել թիթեղներին ուղղահայաց ուղղությամբ։

Գրաֆիտի բյուրեղը նույնպես հեշտությամբ շերտազատվում է մեկ ուղղությամբ: Երբ գրում եք մատիտով, այս շերտազատումը տեղի է ունենում շարունակաբար, և գրաֆիտի բարակ շերտերը մնում են թղթի վրա: Դա տեղի է ունենում, քանի որ գրաֆիտի բյուրեղյա վանդակը շերտավոր կառուցվածք ունի: Շերտերը ձևավորվում են մի շարք զուգահեռ ցանցերով, որոնք բաղկացած են ածխածնի ատոմներից ( Նկ.12.4). Ատոմները գտնվում են կանոնավոր վեցանկյունների գագաթներում։ Շերտերի միջև հեռավորությունը համեմատաբար մեծ է` մոտ 2 անգամ մեծ է վեցանկյան կողմի երկարությունից, ուստի շերտերի միջև կապերն ավելի քիչ ամուր են, քան դրանց ներսում եղած կապերը:

Շատ բյուրեղներ տարբեր ուղղություններով ջերմություն և էլեկտրականություն են փոխանցում: Բյուրեղների օպտիկական հատկությունները նույնպես կախված են ուղղությունից։ Այսպիսով, քվարց բյուրեղը բեկում է լույսը տարբեր կերպ՝ կախված իր վրա ընկած ճառագայթների ուղղությունից:
Ֆիզիկական հատկությունների կախվածությունը բյուրեղի ներսում գտնվող ուղղությունից կոչվում է անիզոտրոպիա. Բոլոր բյուրեղային մարմինները անիզոտրոպ են:
Միայնակ բյուրեղներ և պոլիբյուրեղներ:Մետաղներն ունեն բյուրեղային կառուցվածք։ Հենց մետաղներն են այսօր հիմնականում օգտագործվում գործիքների, տարբեր մեքենաների ու մեխանիզմների արտադրության համար։
Եթե ​​վերցնում եք համեմատաբար մեծ մետաղի կտոր, ապա առաջին հայացքից դրա բյուրեղային կառուցվածքը ոչ մի կերպ չի երևում ո՛չ այս կտորի տեսքով, ո՛չ նրա ֆիզիկական հատկություններով։ Մետաղներն իրենց նորմալ վիճակում չեն ցուցաբերում անիզոտրոպություն։
Բանն այստեղ այն է, որ մետաղը սովորաբար բաղկացած է միահյուսված մեծ քանակությամբ փոքր բյուրեղներից: Մանրադիտակի տակ կամ նույնիսկ խոշորացույցով հեշտ է տեսնել դրանք, հատկապես թարմ մետաղի կոտրվածքի վրա ( Նկ.12.5). Յուրաքանչյուր բյուրեղի հատկությունները կախված են ուղղությունից, բայց բյուրեղները պատահականորեն կողմնորոշված ​​են միմյանց նկատմամբ: Արդյունքում, առանձին բյուրեղների ծավալից զգալիորեն ավելի մեծ ծավալի դեպքում մետաղների ներսում բոլոր ուղղությունները հավասար են, և մետաղների հատկությունները բոլոր ուղղություններով նույնն են:

Մեծ թվով փոքր բյուրեղներից բաղկացած պինդ կոչվում է պոլիբյուրեղային. Մեկ բյուրեղները կոչվում են միայնակ բյուրեղներ.
Մեծ նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկելով՝ հնարավոր է մեծ մետաղական բյուրեղ աճեցնել՝ մեկ բյուրեղ:
Նորմալ պայմաններում ձևավորվում է բազմաբյուրեղ մարմին այն բանի արդյունքում, որ սկսված բազմաթիվ բյուրեղների աճը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև նրանք միմյանց հետ շփվեն՝ կազմելով մեկ մարմին։
Պոլիկյուրիստները ներառում են ոչ միայն մետաղներ: Շաքարի մի կտոր, օրինակ, նույնպես ունի բազմաբյուրեղ կառուցվածք։
Բյուրեղային պինդ մարմինների մեծ մասը պոլիբյուրեղներ են, քանի որ դրանք բաղկացած են բազմաթիվ միջաճած բյուրեղներից: Մեկ բյուրեղներ - մեկ բյուրեղները ունեն կանոնավոր երկրաչափական ձև, և դրանց հատկությունները տարբեր են տարբեր ուղղություններով (անիզոտրոպիա):

???
1. Արդյո՞ք բոլոր բյուրեղային մարմինները անիզոտրոպ են:
2. Փայտը անիզոտրոպ է: Արդյո՞ք դա բյուրեղյա մարմին է:
3. Բերե՛ք տեքստում չնշված միաբյուրեղ և բազմաբյուրեղ պինդ մարմինների օրինակներ:

Գ.Յա.Մյակիշև, Բ.Բ.Բուխովցև, Ն.Ն.Սոցկի, Ֆիզիկա 10-րդ դաս.

Դասի բովանդակությունը դասի նշումներաջակցող շրջանակային դասի ներկայացման արագացման մեթոդներ ինտերակտիվ տեխնոլոգիաներ Պրակտիկա առաջադրանքներ և վարժություններ ինքնաստուգման սեմինարներ, թրեյնինգներ, դեպքեր, քվեստներ տնային առաջադրանքների քննարկման հարցեր հռետորական հարցեր ուսանողներից Նկարազարդումներ աուդիո, տեսահոլովակներ և մուլտիմեդիալուսանկարներ, նկարներ, գրաֆիկա, աղյուսակներ, դիագրամներ, հումոր, անեկդոտներ, կատակներ, կոմիքսներ, առակներ, ասացվածքներ, խաչբառեր, մեջբերումներ Հավելումներ վերացականներհոդվածների հնարքներ հետաքրքրասեր օրորոցների համար դասագրքեր հիմնական և տերմինների լրացուցիչ բառարան այլ Դասագրքերի և դասերի կատարելագործումուղղել դասագրքի սխալներըԴասագրքի հատվածի թարմացում, դասում նորարարության տարրեր, հնացած գիտելիքների փոխարինում նորերով. Միայն ուսուցիչների համար կատարյալ դասերտարվա օրացուցային ծրագիր; Ինտեգրված դասեր

Եթե ​​ունեք ուղղումներ կամ առաջարկություններ այս դասի համար,