Номер 2, страница 168 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. В чём причина анизотропии физических свойств монокристаллов?

1. Какое свойство наиболее характерно для кристаллических тел?

Решение:

Наиболее характерным свойством кристаллических тел является наличие у них кристаллической решётки — упорядоченного, строго периодического расположения составляющих их частиц (атомов, ионов или молекул) в пространстве. Эта внутренняя структура определяет все остальные свойства кристаллов.

Из-за наличия кристаллической решётки кристаллические тела обладают рядом ключевых особенностей. Во-первых, это определённая температура плавления: в отличие от аморфных тел, которые размягчаются в некотором интервале температур, кристаллы плавятся при строго определённой температуре (при заданном давлении), при которой происходит разрушение кристаллической решётки. Во-вторых, для монокристаллов характерна анизотропия — зависимость физических свойств (механической прочности, теплопроводности, показателя преломления света и др.) от направления внутри кристалла. В-третьих, при медленном росте в равновесных условиях кристаллы приобретают правильную геометрическую форму в виде правильных многогранников, что является внешним проявлением их внутренней упорядоченной структуры.

Таким образом, именно внутренняя упорядоченная структура является фундаментальным и наиболее характерным свойством кристаллических тел.

Ответ: Наиболее характерным свойством кристаллических тел является наличие кристаллической решётки, то есть упорядоченное, периодически повторяющееся в пространстве расположение атомов, ионов или молекул, из которых состоит тело. Следствиями этого являются наличие определённой температуры плавления и анизотропия свойств (для монокристаллов).

2. В чём причина анизотропии физических свойств монокристаллов?

Решение:

Анизотропия — это зависимость физических свойств вещества от направления. У монокристаллов (одиночных кристаллов) анизотропия является прямым следствием их упорядоченной внутренней структуры — кристаллической решётки.

Причина анизотропии заключается в том, что в разных направлениях внутри кристалла расстояние между частицами (атомами, ионами) и, следовательно, силы взаимодействия между ними неодинаковы. Плотность упаковки частиц также различна для разных кристаллографических направлений.

Например, механическая прочность кристалла будет разной в зависимости от того, вдоль какой плоскости или направления приложена сила. Кристалл легче расколоть вдоль определённых плоскостей (плоскостей спайности), где связи между атомами слабее. Аналогично, теплопроводность и электропроводность могут быть выше в тех направлениях, где атомы расположены ближе друг к другу, облегчая передачу энергии или движение носителей заряда. Оптические свойства, такие как показатель преломления, также зависят от направления распространения света в кристалле, что приводит к явлению двойного лучепреломления в некоторых кристаллах.

Таким образом, упорядоченная, но не одинаковая по разным направлениям структура кристаллической решётки является фундаментальной причиной анизотропии физических свойств монокристаллов.

Ответ: Причина анизотропии физических свойств монокристаллов заключается в их упорядоченной внутренней структуре (кристаллической решётке), из-за которой расстояния между частицами, плотность их упаковки и силы взаимодействия оказываются различными в разных направлениях внутри кристалла.

3. Что такое элементарная ячейка?

Решение:

Элементарная ячейка — это наименьший объём кристалла (чаще всего в форме параллелепипеда), который содержит полную информацию о его строении и симметрии. Путём многократного повторения (трансляции) элементарной ячейки в трёх измерениях можно построить всю кристаллическую решётку.

Элементарная ячейка характеризуется шестью параметрами, называемыми параметрами решётки. Это три длины её рёбер (трансляционных векторов) $\text{a}$, $\text{b}$, $\text{c}$ и три угла между рёбрами: $\alpha$ (между $\text{b}$ и $\text{c}$), $\beta$ (между $\text{a}$ и $\text{c}$) и $\gamma$ (между $\text{a}$ и $\text{b}$).

Выбор элементарной ячейки для данной кристаллической структуры не является однозначным, но обычно её выбирают так, чтобы она была как можно меньше по объёму и при этом отражала полную симметрию кристалла. В узлах, на рёбрах, гранях и внутри элементарной ячейки располагаются частицы (атомы, ионы, молекулы), образующие кристалл. Зная тип элементарной ячейки, её параметры и расположение частиц внутри неё, можно полностью описать структуру любого кристалла.

Ответ: Элементарная ячейка — это минимальный объём кристалла, который при многократном повторении в пространстве (трансляции) полностью воспроизводит всю кристаллическую решётку. Она является основным "строительным блоком" кристалла.