Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Маделунг О. -> "Теория твердого тела" -> 6

Теория твердого тела - Маделунг О.

Маделунг О. Теория твердого тела — М.: Наука, 1980. — 418 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyatverdogotela1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 160 >> Следующая

а) Электрические поля. Исследуется перенос зарядов, т.е. электрические
токи. Эти исследования дают феноменологическое разделение твердых тел на
металлы, полупроводники и изоляторы. Механизм электропроводности
позволяет разделить электронные и ионные характеры проводимости. Сюда же
относится явление сверхпроводимости.
б) Магнитные поля. Различные результаты воздействия магнитного поля на
твердые тела, в зависимости от их структуры, приводят к явлениям диа- и
парамагнетизма, ферро- и антиферромагнетизма, ферримагнетизма. Широко
используемым
ВВЕДЕНИЕ
13
методом является дополнительное включение магнитного поля при
исследовании явлений переноса в электрических полях. Этот новый параметр
многократно увеличивает число возникающих эффектов и позволяет получить
большую информацию, о свойствах твердого тела.
в) Под действием температурного градиента тепловая энергия переносится
от более горячих к более холодным областям. Перенос энергии возможен, так
же как перенос заряда.
г) Облучение светом. Поглощение, отражение и дисперсия дают сведения о
взаимодействии электромагнитных волн с твердыми телами.
д) Электроны, нейтроны и другие корпускулярные излучения используются
как зонды для исследования свойств твердых тел.
е) Наряду с этими обратимыми воздействиями, важные сведения о реальных
кристаллах могут быть получены при изменении свойств твердого тела
дозированным внесением нарушений решетки: допирование посторонними
атомами, образование вакантных мест и замещений в решетке и т. д.
Этот список мог бы быть продолжен, но мы ограничимся здесь перечислением
только важнейших экспериментальных возможностей.
Теоретическое описание всех указанных явлений с помощью единой модели
невозможно. Для этого многочастичная система твердого тела слишком
сложна. Приходится прибегать к приближениям. При рассмотрении отдельных
вопросов используются упрощенные модели, подходящие к данной проблеме.
Целью каждой истинной теории твердого тела должно быть, однако, сведение
к единой концепции этих разных сторон теоретического описания явлений.
Для этого имеется много возможностей.
Концепция элементарных возбуждений в последние годы все чаще выходит на
первый план. Мы будем пользоваться этой концепцией как основным принципом
при изложении в настоящей книге. Под этим надо понимать следующее.
Из вышесказанного следует, что объектом нашего исследования является
твердое тело, преимущественно в возбужденном состоянии. Энергия
возбуждения может быть тепловой энергией, она может вводиться извне или
появляться при дозированном нарушении строения решетки. Энергия
возбуждения может быть передана различным подсистемам твердого тела. Она
может быть передана валентным электронам или ионным остовам, она может
проявиться как кинетическая энергия ионов решетки или как энергия
связанной системы спинов ионов решетки.
Даже при очень слабом возбуждении введенная энергия в большинстве случаев
не воспринимается одной частицей в решетке независимо от всех остальных.
Между всеми частицами в решетке (ионами и электронами) существует сильное
взаимодействие, и
14
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
[ГЛ. I
энергия, переданная одной частице, очень быстро распределяется между
другими.
Уже из механики системы материальных точек мы знаем способ простого
описания их сложного колебательного состояния. Для системы с s степенями
свободы вводится s новых обобщенных координат (нормальные координаты)
так, чтобы функция Гамильтона, которая при малых колебаниях есть
определенно положительная квадратичная функция, диагонализировалась. Это
означает, что уравнения движения в нормальных координатах распадаются на
s уравнений для независимых осцилляторов. При таком (формальном) способе
описания возбужденное состояние, лежащее близко к основному состоянию,
описывается как возбуждение небольшого числа этих независимых
осцилляторов.
Такой способ используется в динамике решетки твердого тела для описания
малых колебаний ионов решетки вокруг их положений равновесия. Сложное
коллективное колебательное состояние разлагается на независимые
нормальные колебания. Эти нормальные колебания квантуются.
Соответствующие кванты называются фононами. Такие фононы являются
примером элементарных возбуждений. Они во многом соответствуют
элементарным возбуждениям электромагнитного поля - фотонам.
Можно привести второй пример сильного упрощения формального описания
коллективного взаимодействия в многочастичной системе при коллективном
возбуждении. Будем проводить заряженную частицу через "газ" одноименно
заряженных частиц. Тогда эта частица будет отталкивать другие частицы из
своего окружения. Формально это может быть описано картиной, в которой
нет взаимодействия между частицами, но наблюдаемая частица сопровождается
компенсирующим облаком заряда противоположного знака. Взаимодействие, т.
е. влияние других частиц на движение наблюдаемой частицы, теперь заменено
инерцией заряженного облака, которое частица должна тащить за собой при
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 160 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed