Основні поняття фізики конденсованих систем та їх місце в шкільному курсі фізики

Тип: Дипломна робота.
Наука: Фізика.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 58.
Короткий опис:

Зміст
Вступ
Розділ І. Тверді тіла
1.1. Кристалічні та аморфні тіла
1.2. Науково – методичний аналіз теми

Розділ 2. Основні поняття фізики конденсованих систем та їх місце в шкільному курсі фізики
2.1. Зміст та методика вивчення теми « ТВЕРДІ ТІЛА»
2.1.1 Кристалічні та аморфні тіла
2.1.2. Сили зв’язку в твердих тілах
2.2. Зміст та методика вивчення теми «НОРМАЛЬНІ КОЛИВАННЯ РЕШІТКИ»
2.2.1 Поняття про нормальні коливання решітки
2.2.2 Спектр нормальних коливань решітки
2.2.3. Поняття про фонони
2.3. Зміст та методика вивчення теми «ТЕПЛОЄМНІСТЬ ТА ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ»
2.3.1 Теплоємність твердого тіла
2.3.2. Теплоємність електронного газу
2.3.3. Теплове розширення твердих тіл
2.3.4. Теплопровідність твердих тіл
а) Теплопровідність діелектриків (решіткова теплопровідність)
б) Теплопровідність металів
2.4. Зміст та методика вивчення теми «НАПІВПРОВІДНИКИ»
2.4.1. Історія відкриття напівпровідників
2.4.2. Напівпровідники. Їх типи та властивості
Розділ 3. Педагогічний експеримент і його результати
Загальні висновки
Список використаних джерел

Вступ

Сучасна фізика має фундаментальне значення для теорії пізнання, формування світогляду, розуміння будови і властивостей навколишнього світу.

Фізика глибоко впливає на розвиток інших наук і різних галузей техніки, тому її вивчення створює базу для професійної підготовки студентів вищих навчальних закладів.

Фізика вивчає властивості матерії, різноманітні її зміни, закони, які описують ці зміни, зв’язки між явищами.

У даній дипломній роботі роз’яснюється зміст основних положень про тверде тіло. При викладанні матеріалу розглянуті такі питання як: кристалічні та аморфні тіла; сили зв’язку в твердих тілах; нормальні коливання решітки; поняття про нормальні коливання решітки; спектр нормальних коливань решітки; теплоємність твердого тіла; теплове розширення твердих тіл; теплопровідність твердих тіл. Метою даної роботи є дослідження теплофізичних властивостей твердого тіла. Для виконання цієї мети потрібно розглянути властивості атомної решітки та теплові властивості твердого тіла. Слід зазначити, що в роботі значна увага приділяється чітким означенням та докладному описові властивостей твердого тіла.

Тверде тіло складається з мільярда часток, які взаємодіють між собою. Це обумовлює появу певного порядку в системі й особливих властивостей всієї кількості мікрочастинок. Тому метою роботи є перш за все визначення головних фізичних властивостей твердого тіла.

Розділ І. Тверді тіла

Найпростішими властивостями твердих тіл, за якими вони відріз-няються від газів, є сталість форми та об’єму.

Тверді тіла можна поділити на дві групи, які суттєво відрізняють¬ся за своїми властивостями. Одну групу утворюють кристалічні тіла, іншу — аморфні. В природі аморфні тіла зустрічаються значно рідше порівняно з кристалічними. Деякі речовини при одних умовах можна одержати в аморфному стані, при інших — в кристалічному. Наприклад, розплавленням кристалів кварцу і наступним охолодженням їх легко добути аморфне кварцове скло. Ступінь впорядкованості аморфного тіла значною мірою залежить від технології його утворення.

Останнім часом значно зріс інтерес до вивчення аморфних тіл, які почали широко використовувати в електронній техніці, електрнній фотографії, друкарській справі тощо.

Головною особливістю внутрішньої будови кристалічних тіл є так званий дальній порядок, тобто строга дистанційна повторюваність еле-ментів структури (атома, атомної групи, молекули, іона), тобто пев¬ний «візерунок» їх у трьох вимірах, який поширюється практично на нескінченне число періодів кристалічної решітки.

Для аморфних тіл характерним є лише ближній порядок розміщен¬ня елементів структури, тобто певне узгодження розміщення в просто¬рі сусідніх, близько розміщених частинок.

Ідеальні кристали та ідеальний газ — це два граничні стани ре¬човини, які характеризуються впорядкованістю та хаотичністю. Вони реалізуються відповідно при низьких температурах і високих ти¬сках та при високих температурах і низьких тисках.

Серед кристалічних тіл слід розрізняти монокристали і полікристали. Монокристал — окремий, великих розмірів кристал. Він відповідає ідеальній картині. Монокристали твердих тіл можуть утворюватись в умовах вільного росту, тобто коли кристалізація в рідкому стані починається на введеній затравці, коли умови росту кристала однакові на всіх його поверхнях. Кристалічну структуру монокристалів виявляють безпосередньо за їхньою зовнішньою формою. Відомий російський металург Д.К. Чернов, розрізаючи зливки заліза, знайшов в одному з них монокристал довжиною близько 40 см. Монокристали гірського кришталю досягають розмірів зросту людини.

Більшість твердих тіл мають дрібнокристалічну структуру, тобто складаються з великої кількості дрібних кристалів, які зрослися між собою хаотично. Такі тіла називають полікристалічними. До них належать, зокрема, метали, для яких є характерними «металевий блиск» та ковкість.

Аморфні тіла бувають природні (янтар, смоли, бітуми, опал) і штучні (звичайне скло, плавлений кварц, бакеліт, різні полімери).

Зауважимо, що поділ твердих тіл тільки на дві групи — кристалічні та аморфні — є недостатнім. Це випливає вже хоча б з факту існування таких станів речовини, як рідкі кристали.

Однією з основних властивостей кристалічних тіл є анізотропія, тобто залежність фізичних властивостей макроскопічного однорідного тіла від напряму. Анізотропія — один з важливих наслідків правильного порядку в розміщенні структурних частинок.

Аморфні тіла — ізотропні. Природна ізотропність їх зумовлена відсутністю самовільної орієнтації структурних частинок. Однією з найбільш важливих та характерних властивостей кристалів є симетрія їх. За образним висловленням Є. С. Федорова, кристали «блищать своєю симетрією», яка виявляється в їхній формі, структурі та властивостях. Під симетрією кристалів розуміють закономірності розміщення їхніх структурних частинок на площині та в просторі.

В цілому реальні властивості кристалів визначаються певною регулярністю розміщення структурних одиниць та характером сил взаємодії.

Кристалічні системи — це основа класифікації кристалів. Реальна кристалічна решітка — це сукупність кількох решіток Браве, вставлених одна в одну. При цьому симетрія реальної решітки знижується порівняно із симетрією решітки Браве. Проте одночасно є можливість появи нових особливих видів симетрії. Сукупність всіх елементів внутрішньої симетрії реальної кристалічної решітки називають її просторовою групою.

rar

 Завантажити