Номер 4, страница 258, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Где применяются кристаллы на практике?

4. Где применяются кристаллы на практике?

Решение

Кристаллы, благодаря своему упорядоченному внутреннему строению и уникальным свойствам, находят широчайшее применение в самых разных областях науки, техники и быта. Основные сферы их использования включают:

1. Электроника и радиотехника: Монокристаллы кремния ($Si$) и германия ($Ge$) являются основой всей современной полупроводниковой электроники. Из них изготавливают транзисторы, диоды, микросхемы и процессоры. Кристаллы кварца ($SiO_2$) используются в качестве пьезоэлектрических резонаторов для стабилизации частоты в часах, компьютерах и радиопередатчиках.

2. Оптика и лазерная техника: Прозрачные кристаллы, такие как кварц, флюорит ($CaF_2$) и сапфир ($Al_2O_3$), используются для изготовления линз, призм и окон для оптических приборов, работающих в широком диапазоне длин волн (от ультрафиолета до инфракрасного излучения). Искусственные кристаллы рубина (оксид алюминия с примесью хрома) и алюмо-иттриевого граната с примесью неодима (YAG:Nd) служат активной средой в твердотельных лазерах.

3. Ювелирное дело: Природные кристаллы с высокой твердостью, прозрачностью и красивой окраской, такие как алмаз (C), рубин, сапфир, изумруд, являются драгоценными камнями и широко используются в ювелирных украшениях.

4. Промышленность и строительство: Благодаря своей исключительной твердости, алмазы (природные и синтетические) и корунд (оксид алюминия) применяются для изготовления режущих, шлифовальных и буровых инструментов. Кристаллы поваренной соли (галит, $NaCl$) используются в пищевой и химической промышленности.

5. Научные исследования: Метод рентгеноструктурного анализа, основанный на дифракции рентгеновских лучей на кристаллах, позволяет определять атомную структуру сложных молекул, включая белки и ДНК. Сцинтилляционные кристаллы (например, иодид натрия, $NaI$) используются для регистрации ионизирующих излучений.

6. Дисплеи: Хотя жидкие кристаллы не являются твердыми телами в классическом понимании, их способность изменять оптические свойства под действием электрического поля лежит в основе работы всех жидкокристаллических дисплеев (LCD), используемых в мониторах, телевизорах и экранах мобильных устройств.

Ответ: Кристаллы применяются в электронике (микросхемы, процессоры), оптике и лазерной технике (линзы, лазеры), ювелирном деле (драгоценные камни), промышленности (абразивы, режущие инструменты), научных исследованиях (определение структуры веществ) и в качестве компонентов бытовых устройств (кварцевые резонаторы в часах, жидкие кристаллы в дисплеях).