0000076 (5)

elementów obsadzających przestrzenie międzywęzłowe (ryc. 3.11). Węzły sieci względnie przestrzenie międzywęzłowe mogą być poza tym obsadzone elementami obcymi dla danej sieci, domieszkami. Tego rodzaju defekty punktowe prowadzą do lokalnych deformacji sieci krystalicznej. Defekty punktowe, zwłaszcza w postaci domieszek nawet w śladowych ilościach, mogą znacznie zmienić właściwości kryształu. Im to kryształ zawdzięcza często

Ryc. 3.11. Defekty punktowe: a — atom domieszkowy; b — położenie międzywęzłowe; c — luka.

zabarwienie, czy właściwości półprzewodnikowe. Dodatkowe poziomy energetyczne wprowadzane przez atomy domieszkowe mogą być przyczyną selektywnej absorpcji światła lub źródłem nośników prądu elektrycznego.

Drugi rodzaj defektów to defekty liniowe, zwane dyslokacjami. Ich istotę wyjaśnia ryc. 3.12. Dyslokacje ułatwiają poślizg płaszczyzn krystalicznych, co częściowo wyjaśnia większą podatność kryształu na odkształcenia postaciowe, niżby to wynikało z teorii kryształu doskonałego.

Inną niedoskonałością sieci krystalicznej rzeczywistej jest ruch elementów sieci. Elementy sieci krystalicznej wykonują ruchy drgające wokół położenia równowagi, którymi

Ryc. 3.12. Defekty liniowe: a — sieć idealna; b — dyslokacja krawędziowa; c — dyslokacja śrubowa.

są węzły sieci. Z tymi ruchami wiąże się wiele właściwości fizycznych kryształu, zwłaszcza cieplnych. Drgania elementów sieci są asymetryczne, wychylenia w jedną stronę od środka drgań są większe jak w przeciwną, czego przyczyną jest różna zależność od odległości sił przyciągania i odpychania. Amplitudy drgań rosną zc wzrostem temperatury, co pociąga za sobą oddalenie od siebie środków drgań, a więc węzłów sieci (ryc. 3.2). Tak tłumaczy się rozszerzalność termiczna kryształów.

Drgania elementów sieci są przekazywane od jednego do następnego w postaci fal sprężystych (akustycznych). Z punktu widzenia mechaniki kwantowej obraz fali można zastąpić obrazem cząstki. Jak odpowiednikiem fali świetlnej jest foton, tak odpowiednikiem fali związanej z ruchem drgającym sieci krystalicznej jest fonon. Teoria fononów jest przydatna w tłumaczeniu zjawiska przewodzenia ciepła i innych.

Do ruchu drgającego elementów sieci można zastosować zasadę ekwipartycji energii. Według tej zasady na każdy stopień swobody ruchu drgającego przypada średnio energia kT (£ kT na energię kinetyczną i i kT na energię potencjalną). Ponieważ ruch drgający ma 3 stopnic swobody (3 składowe w kierunku 3 osi współrzędnych), na każdy element sieci przypada średnio energia 3 kT. Na jeden mol substancji krystalicznej przypada więc

N_a. 3 kT =

energia U_n

3 RT, stąd otrzymuje się ciepło molowe ciała stałego

6' 83