Кристаллическая решетка. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Кристаллическая решетка - присущее кристаллам регулярное расположение частиц (атомов, их ядер, ионов, молекул, электронов), характеризующееся периодич. повторяемостью в трёх измерениях. Для описания К. р. достаточно знать размещение частиц в элементарной ячейке, повторением к-рой путём параллельных переносов (трансляций) образуется структура кристалла. Элементарная ячейка К. р. имеет форму параллелепипеда, построенного на векторах а₁, а₂, а₃. Она может быть выбрана разл. способами (рис.). Существование К. р. объясняется тем, что равновесие сил притяжения и отталкивания между атомами, соответствующее минимуму потенц. энергии системы, достигается при условии трёхмерной периодичности.

К. р. характеризуется трёхмерно-периодич. пространственной системой Т точек (рис.), лежащих на концах векторов a₁, а₂, а₃, при этом трансляции

и если описывать каждую точку

-функцией, равной 1 в точке и 0 вне её, то К. р. может быть записана как

Расположение всех частиц, составляющих К. р., описывается т. н. фёдоровскими пространственными группами симметрии кристаллов , каждая из к-рых содержит подгруппу трёхмерных трансляций

. По симметрии К. р. и центрированности граней элементарной ячейки различают 14 типов К. р.- типов Браве решёток.

Схема пространственной решётки кристалла и возможность различного выбора элементарной ячейки.

Строго говоря, термин "К. р." совпадает с термином пространственная решётка и означает трёхмерную периодичность, присущую атомному строению кристаллов. В более широком смысле термин "К. р." употребляется для описания структуры кристаллов вообще. Конкретное расположение атомов в кристаллах наз. кристаллической структурой (хотя часто для этого используют термин "К. р.", напр. "К. p. NaCl" или "К. р. нафталина" и т. п.). Если расположение атомов (электронную плотность) внутри одной элементарной ячейки кристалла задать функцией

(r), то бесконечная трёхмерная кристаллич. структура

(r)запишется так:

* - знак свёртки, "размножения" одной элементарной ячейки

около каждой точки К. р. Т (r). Структура реального кристалла отличается от идеализиров. схемы, описываемой понятием "К. р.", тем, что всегда имеются разл. рода дефекты, нарушающие идеальную периодичность,- примесные атомы, вакансии, дислокации и т. д.; их необходимо учитывать, т. к. многие физ. свойства существенно зависят от этих несовершенств.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.