Էջ:Հայկական Սովետական Հանրագիտարան (Soviet Armenian Encyclopedia) 9.djvu/297

Վիքիդարանից՝ ազատ գրադարանից
Jump to navigation Jump to search
Այս էջը սրբագրված է


պինդ համակարգեր։ Պ․ լ․ փոֆոխական բաղադրության պինդ ֆազեր են։ Կոմպոնենտների հարաբերական պարունակության փոփոխությունը (մեծ մասամբ բաղադրությունների սահմանաՓակ տիրույթում) չի խախտում Պ․ լ–ի համասեռությունը՝ միաֆազությունը։ Բաղադրության լայն տիրույթում Պ․ լ․ են առաջացնում բնույթով նման և միատեսակ բյուրեղական կառուցվածք ունեցող իզոմորֆ նյութերը (տես Իզոմորֆություն), եթե նրանց համապատասխան բաղադրիչ ատոմների կամ իոնների շառավիղները շատ չեն տարբերվում։ Հայտնի են պինդ վիճակում իրար մեջ անսահմանափակ քանակներով լուծվող նյութեր, որոնք առաջացնում են անընդհատ Պ․ լ․ բաղադրությունների ողջ տիրույթում (Cu–Ni, Ge–Si, GaAsGaP են)։ Պ․ լ․ ունեն կարեոր տեխ․ նշանակություն․ բաղադրության փոփոխությանը զուգընթաց նրանց ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների աստիճանական փոփոխման շնորհիվ հնարավոր է ստանալ բազմապիսի, հաճախ նաև պահանջվող հատկություններ ունեցող նյութեր։ Մետաղների Պ․ լ․ իրենց մեխանիկական հատկություններով գերազանցում են ելանյութերին (տես Համաձուլվածքներ)։

Ոչ մետաղական Պ․ լ․ նույնպես լայնորեն կիրառվում են (կիսահաղորդիչներ, սեգնետոէլեկտրիկներ, ֆերիտներ, դիէլեկտրիկներ, լազերներ են)։

ՊԻՆԴ ՄԱՐՄԻՆ, նյութի ագրեգատային վիճակ, որը մյուս վիճակներից (տես Գազ, Հեղուկ, Պչազմա) տարբերվում է ձևի կայունությամբ և ատոմների շարժման բնույթով։ Պ․ մ․ լինում է բյուրեղային և ամորֆ։ Բյուրեղային Պ․ մ–ի ատոմները կատարում են փոքր ամպլիտուդով տատանումներ տարածության մեջ կանոնավոր կերպով դասավորված հավասարակշռության դիրքերի շուրջը (տես Բյուրեղային ցանց, Բյուրեղաֆիզիկա, Բյուրեղներ)։ Թերմոդինամիկայի օրենքների համաձայն, բյուրեղային կառուցվածքին համապատասխանում է ատոմների համակարգի ամենափոքր հնարավոր էներգիան։ Այս տեսանկյունից ամորֆ վիճակում գտնվող Պ․ մ․ անհավասարակշիռ թերմոդինամիկական համակարգ է, որի ռելաքսացիայի ժամանակամիջոցը (հավասարակշիռ բյուրեղային վիճակի անցնելու տևողությունը) չափազանց մեծ է։

Բոլոր նյութերը պնդանում են T >0K ջերմաստիճանի և մթնոլորտային ճնշման պայմաններում։ Բացառություն է կազմում հելիումը, որը պնդանում է Т=1,5К ջերմաստիճանի և Р ^ 24 մթն ճնշման դեպքում։ Պ․ մ–ի առանձին դաս են կազմում քվանտային բյուրեղները։ Ի տարբերություն սովորական բյուրեղների, որոնց մասնիկները Т=0К ջերմաստիճանում կապված են որոշակի հանգույցների հետ, և քվանտային հեղուկների, որոնցում զրոյական տատանումները 1=01Հ–ում լիովին քանդում են բյուրեղային ցանցը, քվանտային բյուրեղներում (հելիումի իզոտոպների պինդ խառնուրդներ) մասնիկները կարող են մի հանգույցից անցնել մյուսին՝ առանց բյուրեղային ցանցի քայքայման։

Պ․ մ–ի և այն կազմող մասնիկների ու դրանց փոխազդեցության ուժերի հատկությունների բացատրությունը արդի ֆիզիկայի ամենամեծ բաժիններից մեկի՝ Պ․ մ–ի ֆիզիկայի ուսումնասիրության առարկան է։ Պ․ մ․ կազմող մասնիկների փոխազդեցության էներգիան շատ ավելի մեծ է դրանց ջերմային շարժման միջին էներգիայից․ 8փ>8։ Երբ 8փ^8, տեղի է ունենում ֆազային անցում։ Տարբերում են Պ․ մ–ի մասնիկների՝ բնույթով տարբեր շարժման հետևյալ տեսակները․ 1․ սեփական կամ այլասեռ ատոմների դիֆուզիա։ Ատոմի «նստակյաց» կյանքի տևողությունը զգալիորեն մեծ է տեղափոխման ժամանակամիջոցից՝ ատոմը կատարում է հազվադեպ պատահական թռիչքներ, որոնց հավանականությունը ջերմաստիճանը բարձրացնելիս աճում է։ 2․ Մասնիկների կոլեկտիվ շարժում, օրինակ, բյուրեղային ցանցի տատանումները, ատոմի էլեկտրոնային գրգռումը, որը մի հանգույցից փոխանցվում է մյուսին՝ տարածվելով բյուրեղում։ Այս շարժումն ունի ալիքային բնույթ, որը և հնարավորություն է տալիս նրան համապատասխանեցնել որոշակի քվազիմասնիկ։ Ցանցի տատանումները նկարագրող քվագիմասնիկները ֆոնոններն են։ 3․ Ցածր (Т=0К^ մոտ) ջերմաստիճաններում որոշՊ․ մ–ների մասնիկներ կարող են կատարել բնույթով քվանտային, բայց մակրոսկոպիկ մասշտաբի շարժումներ։ Այդպիսի շարժման օրինակ են էլեկտրոնների շարժումը գերհաղորդիչներում և ատոմների շարժումը գերհոսուն հելիումում (տես Գերհաղորդականություն և Գերհոսունություն)։ Պ․ մ–ում առկա շարժումների քանակական տարբերությունները հնարավորություն են տալիս մի տեսակի շարժումը զանազանել մյուսից։ Այսպես, զանգվածների չափազանց մեծ տարբերության հետևանքով իոնների շարժման միջին արագությունը շատ փոքր է էլեկտրոնների միջին արագությունից։ Այս փաստը հնարավորություն է տալիս որոշ մոտավորությամբ (այսպես կոչված, ադիաբատիկ մոտավորություն) էլեկտրոնների շարժումը դիտարկել անշարժ իոնների ստեղծած դաշտում, իսկ իոնների շարժումը՝ արագ շարժվող էլեկտրոնների ստեղծած միջինացված դաշտում։ Պ․ մ–ի բյուրեղային կառուցվածքը պայմանավորված է մասնիկների միջև գործող ուժերով։ Փոփոխելով մասնիկների հեռավորությունը՝ կարելի է էապես փոխել մարմնի կառուցվածքը։ Միևնույն Պ․ մ–ի տարբեր կայուն բյուրեղային կառուցվածքների գոյությունը կոչվում է պոլիմորֆիզմ (բազմաձևություն, օրինակ, գրաֆիտը և ալմաստը, սպիտակ և գորշ անագը ևն)։ Անվերջ բյուրեղային ցանցի սիմետրիայի հիմքը տարածական պարբերականությունն է՝ որոշակի ուղղույուններով և որոշակի հեռավորությամբ զուգահեռ տեղափոխությունների (տրանսլյացիաների) դեպքում ինքն իր հետ համընկնելու հատկությունը։ Բյուրեղի համարժեք, այսինքն միմյանց հետ տրանսլյացիաների միջոցով համընկնող հանգույցները կազմում են Բրավեի ցանց։ Բյուրեղային կառուցվածքը կարող է օժտված լինել սիմետրիայի առանցքներով և հարթություններով, ինչպես նաև հայելային–պտտական և պտուտակային առանցքներով և հայելային սահքի հարթություններով։ Իրական բյուրեղները սովորաբար բազմաբյուրեղներ են, այսինքն կազմված են մեծ թվով առանձին միաբյուրեղներից, որոնց քաոսային դասավորության դեպքում բազմաբյուրեղը կարելի է համարել իզոտրոպ մարմին, թեև ամեն մի առանձին միաբյուրեղ անիզոտոոպ է։

Ըստ կապի տեսակի՝ Պ․ մ–ները բաժանվում են 5 դասի, որոնցից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է էլեկտրոնների ուրույն տարածական բաշխմամբ։ 1․ Իոնային (տարաբևեռ) բյուրեղներում (NaCI, LiF) իոնների միջև գործող հիմնական ուժերը տարանուն լիցքերի էլեկտրական ձգողության ուժերն են։ Իոնի էլեկտրոնների բաշխումը մոտ է գնդային սիմետրրկ բաշխմանը։ 2․ Կովալենտ բյուրեղներում (Ge, Si, ալմաստ ևն) կապն իրականացվում է հարևան ատոմների ընդհանրացված էլեկտրոնների միջոցով։ Այս կապի բնորոշ հատկանիշն է էլեկտրոնների զգալի խտությունը երկու հարևան ատոմների միջև։ 3․ Մետաղներում կապը հիմնականում պայմանավորված է հաղորդականության էլեկտրոնների և իոնների փոխազդեցությամբ։ Անցումային մետաղներում (W, Ni, Mo ևն) Ւական է նաև չլրացված թաղանթների էլեկտրոնների միջոցով իրականացվող կովալենտ կապը։ 4․ Մոլեկուլային բյուրեղներում (Ne, Ar, օրգ․ որոշ բյուրեղներ ևն) կապն իրականացվում է թույլ, էլեկտրաստատիկ բնույթի վան–դեր–վաւսյան ուժերով։ Մոլեկուլային բյուրեղներն ունեն հաքման ու եռման ցածր ջերմաստիճան։ 5․ Ջրածնային կապերով բյուրեղներում ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմ ձգողության ուժերով կապված է միաժամանակ երկու այլ ատոմների հետ։ Ջրածնային կապը ջրի մոլեկանների փոխազդեցության հիմնական ձևն է։ Սովորաբար Պ․ մ–ներում հանդիպում են կապի նշված տեսակների տարբեր զուգորդություններ։

Պ․ մ–ի մեխանիկական հատկությունների բազմազանությունը (առաձգականություն, պլաստիկություն են) հետևանք է Պ․ մ–ում գործող ուժերի տարբեր տեսակների առկայության։ Պ․ մ–ի մեխանիկական բնութագրերը կախված են ջերմաստիճանից, արտաքին գործոնի ազդման տևողությունից ևն։ Այսպես, փխրուն մարմինը կարճատև ազդեցության (հարվածի) դեպքում դիմանում է շատ ավելի մեծ բեռնավորման, քան երկարատև (ստատիկ) ազդեցության դեպքում։ Փոքր ստատիկ բեռնավորման դեպքում լարման և Պ․ մ–ի դեֆորմացիայի միջև գոյություն ունի գծային կապ (տես Հուկի օրենք, Առաձգականություն)։ Իրական Պ․ մ–ի հակազդեցությունը արտաքին ներգործությանը էապես կախված է մարմնում արատների, հիմնականում դիսլոկացիաների և միջհատիկային սահմանների առկայությունից։ Դիսլոկացիաների առաջացումը և շարժումը պայմանավորում են Պ․ մ–ի պլաստիկությունը։ Պ․ մ–ի մեխանիկական հատկությունները կախված են