Номер 3, страница 72, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 17. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 72.

Условие.

• Удивительные кристаллы.

Решение.

Кристаллы – это твёрдые тела, в которых атомы, молекулы или ионы расположены в строго определённом, периодически повторяющемся порядке, образуя так называемую кристаллическую решётку. Именно эта внутренняя упорядоченность делает их по-настоящему удивительными и отличает от аморфных тел, таких как стекло или пластик, где частицы расположены хаотично.

Удивительные свойства кристаллов являются прямым следствием их строгой внутренней структуры.

Во-первых, это их внешняя форма. Многие кристаллы в природных условиях растут в виде красивых многогранников с плоскими гранями и прямыми рёбрами. Например, кристаллы поваренной соли ($NaCl$) имеют форму куба, кристаллы кварца – шестигранной призмы, а алмазы – октаэдра. Эта макроскопическая форма является отражением симметрии их внутренней кристаллической решётки.

Во-вторых, это анизотропия – зависимость физических свойств от направления. В отличие от изотропных аморфных тел, у кристаллов твёрдость, теплопроводность, скорость распространения света и другие характеристики могут быть разными вдоль различных осей. Ярким примером является слюда, которую легко расщепить на тонкие пластинки в одном направлении, но очень трудно сломать в другом.

В-третьих, это уникальные оптические свойства. Некоторые кристаллы, как исландский шпат (разновидность кальцита), обладают свойством двойного лучепреломления: луч света, проходя через кристалл, разделяется на два. Алмаз поражает своей "игрой света" благодаря очень высокому показателю преломления и сильной дисперсии, то есть разложению белого света в спектр.

В-четвёртых, существуют кристаллы с поразительными электрическими свойствами. Пьезоэлектрики, такие как кварц, способны генерировать электрический заряд при механическом сжатии или растяжении. Это свойство используется в кварцевых часах, зажигалках и различных датчиках. Пироэлектрики, например турмалин, создают электрическое поле при изменении их температуры.

Среди самых удивительных примеров кристаллов можно выделить: снежинки – уникальные ледяные кристаллы с шестилучевой симметрией; кристаллы висмута, имеющие сложную ступенчатую форму и радужную окраску; гигантские кристаллы гипса из "Пещеры кристаллов" в Мексике, достигающие 11 метров в длину; и жидкие кристаллы – особое состояние вещества, лежащее в основе работы LCD-дисплеев и сочетающее текучесть жидкости и упорядоченность твёрдого тела.

Исследование структуры кристаллов стало возможным благодаря рентгеноструктурному анализу, основанному на дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решётке, что описывается законом Вульфа-Брэггов: $2d\sin\theta = n\lambda$, где $\text{d}$ – межплоскостное расстояние в кристалле, $\theta$ – угол скольжения, $\lambda$ – длина волны рентгеновского излучения, а $\text{n}$ – целое число.

Таким образом, удивительность кристаллов заключается в их идеальной внутренней упорядоченности, которая на макроуровне проявляется в виде красивых геометрических форм и уникальных физических свойств, находящих применение как в природе, так и в самых современных технологиях.

Ответ: Кристаллы удивительны благодаря своей строго упорядоченной внутренней структуре (кристаллической решётке), которая обуславливает их правильную геометрическую форму, анизотропию (зависимость свойств от направления), а также уникальные оптические и электрические свойства. Примерами служат снежинки, алмазы, кварц, гигантские кристаллы гипса и жидкие кристаллы, используемые в дисплеях. Их структура и свойства являются фундаментальной основой многих явлений природы и технологических достижений.