Твердые тела
Твердым телом называют наиболее упорядоченное агрегатное состояние, в которое переходят все без исключения вещества при понижении температуры. Твердые тела имеют устойчивую форму, которую они сохраняют даже при интенсивных внешних воздействиях.
Все свойства твердых тел полностью определяются двумя структурами — кристаллической решеткой и электронным газом.
Атомы, образующие твердое тело, совершают малые колебания относительно устойчивых положений равновесия. Если эти положения равновесия хаотично распределены в пространстве, то говорят, что твердое тело аморфно.
Аморфное состояние неустойчиво и с течением времени переходит в устойчивое кристаллическое состояние. Примером твердого аморфного тела является обычное кварцевое стекло, которое можно считать очень медленно кристаллизующейся переохлажденной жидкостью. Алмаз, внешне похожий на стекло — страз (подделка), является кристаллическим твердым телом, резко отличным от стекла по физическим характеристикам: твердости, электропроводности, показателю преломления и т. п.
Физические процессы в твердых телах весьма многообразны и сложны. Подробное их изучение происходит очень интенсивно и на широком научном фронте.
Такая концентрация усилий связана, прежде всего, с огромным значением этой науки для современных технологий. Но физика твердого тела — это не только принципиально новые материалы, электронные приборы, методы исследования.
Она является генератором многих оригинальных физических идей, с успехом применяемых в биофизике, ядерной физике, квантовой теории поля, космологии.
В кристаллическом твердом теле положения равновесия располагаются «правильным» упорядоченным образом, образуя кристаллическую решетку. Физические свойства твердых тел зависят в первую очередь от геометрии кристаллической решетки.
Второй основной компонентой твердого тела, определяющей его свойства, являются «коллективизированные» электроны. «Коллективизация» электронов происходит при сближении атомов на расстояния, сопоставимые с размерами самих атомов. Внешние электроны при сближении «забывают свое происхождение» (из валентных), «теряют связь с ядрами атомов» и «пускаются в путешествие» по всему твердому телу.
Электроны, занимающие внутренние, «глубинные» позиции вблизи ядра, практически «не замечают» друг друга.
