А., Абуова Ф. У. Конденсирленген күй физикасы астана 2011
Бөлім. Қатты денелердің жылулық қасиеттері. Кристалдық тордың тербелісі
жүктеу/скачать 17 Mb.
|
Пособие по ФКС каз.окон
| 8 Бөлім. Қатты денелердің жылулық қасиеттері. Кристалдық тордың тербелісі.
8.1. Дюлонг-Пти заңы. Фонон. Кристалл белгілі массасы бар қандай да бір ретпен орналасқан атомдар жүйесінен тұрады; атомдар арасында тартылу және тебілу күштері бар, олар атомдардың өзара белгілі тепе-тең арақашықтықтарында бір-бірін теңестіріп тұрады. Атомның тепе-теңдік күйінен ауытқуы кезінде айналмалы күш пайда болады, ол ығысуға қарама-қарсы, шамасы жағынан атомның типіне, оның айналасына және кристалдағы ығысу бағытына тәуелді болады. Тербелістің классикалық теориясы бойынша, мұндай N атомнан тұратын «серпімді-байланысқан массалар» жүйесінде өзіндік жиілігі бар қарапайым тербелістер орын алады, мұндағы жиілігі болатын тербеліс бір-біріне тәуелсіз болып табылады; атомдардың қозғалысы осы қарапайым тербелістердің суперпозициясы ретінде берілуі мүмкін. Кристалдар мен молекулалардың жылулық қасиеттерінің кванттық және классикалық теориясында кристалл өзін осы өзіндік жеке жиілігі бар тәуелсіз осцилляторлар жиынтығы секілді көрсетеді. Классикалық теория бойынша Т температурада орта есеппен әрбір осцияллятор кТ энергияға ие болады; барлық осцилляторлар , сәйкесінше кристалл энергияға ие болады. Кристалдың молярлық жылусыйымдылығы тең болады. Бұл атақты Дюлонг және Пти заңы, яғни кез-келген кристалдық заттың молярлық жылусыйымдылығы бірдей және ол -ге тең. Ол салыстырмалы түрде тек қана жоғары 700-2000 К аралығында жақсы орындалады. Төменгі температураларда ол мүлдем орындалмайды. Кристалдың жылулық қасиеттерінің анағұрлым толығырақ сипатамасын Эйнштейн мен Дебайдың жасаған кристалдардың жылусыйымдылығының кванттық теориясы береді. Оның негізінде тербеліс энергиясының квантталуы туралы тұжырым, яғни жылулық сәулеленудің кванттық теориясындағы электромагниттік тербеліс энергиясының квантталуы жатыр. Кванттық теория бойынша әрбір қарапайым тербеліс энергиясы жалғыз осциллятор энергиясы сияқты заң негізінде квантталады. энергиясын осциллятордың тербеліс энергиясының квантты (порциясы) деп санайды, ал кванттың өзін фонон деп атайды және оны өз кезегінде бөлшектің энергиясы және импульстік қасиетіне ие бөлшек ретінде қарастыру қабылданған. Қарапайым тербелістердің өзара тәуелсіздігі оларды сипаттау үшін бөлшек-Бозондар ретінде фонондарды қарастыратын Бозе-газ теориясын қолдануға мүмкіндік береді. Келесі тарауларда кристалл тербелісінің кванттық теориясы тәжірибеде бақыланатын көптеген заңдылықтарды, атап айтқанда, жылусыйымдылық пен жылуөткізгіштіктің температураға тәуелділігін дұрыс түсіндіруге мүмкіндік беретіні көрсетіледі. Сондай-ақ фонондық деп аталатын бұл теория сәулелердің және зат бөлшектерінің шашырауымен, энергияның және зарядтың берілуімен байланысты басқа да көптеген құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Көптеген есептер үшін әртүрлі тәжірибелік әдістер арқылы зерттеуге мүмкіндік беретін фонондардың сипаттамасын білу маңызды. жүктеу/скачать 17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|