Verbum

ДЭФЕ́КТЫ Ў КРЫШТА́ЛЯХ,

парушэнні перыядычнасці размяшчэння часціц у крышталічнай рашотцы. Узнікаюць пры росце крышталёў ці іх фазавых ператварэннях, цеплавых, мех., эл. і інш. уздзеяннях, увядзенні дамешкаў. Адрозніваюць дэфекты кропкавыя (нульмерныя), лінейныя (аднамерныя), паверхневыя (двухмерныя) і аб’ёмныя (трохмерныя).

Кропкавыя дэфекты — парушэнні перыядычнасці ўласнай атамнай структуры крышталя: вакансіі атамы і іоны, што перамясціліся з нармальнага становішча ў міжвузелле (міжвузельныя атамы і іоны); атамы і іоны ў крышталях хім. злучэнняў, якія займаюць вузлы «чужой» падрашоткі; дэфекты, што ўзнікаюць пры ўвядзенні ў крышталь дамешкавых атамаў. Узаемадзеянне такіх дэфектаў паміж сабой прыводзіць да ўзнікнення складаных дэфектаў: дывакансій (падвойных вакансій), кластараў (скопішчаў дэфектаў) і інш. Лінейныя дэфекты — ланцужкі кропкавых дэфектаў, краявыя і вінтавыя дыслакацыі. Паверхневыя дэфекты: няправільна ўкладзеныя слаі атамаў (дэфекты ўпакоўкі); заканамерныя парушэнні нармальнага чаргавання атамных плоскасцей; дэфекты двайнікавання з кропкавай сіметрыяй; межы ўключэнняў; сама паверхня крышталя і інш. Аб’ёмныя дэфекты: парушэнні, звязаныя з адхіленнем ад законаў стэхіяметрыі; скопішчы вакансій; нерэгулярныя ўтварэнні ў выглядзе расколін, пустот, уключэнняў іншай фазы; скопішчы дамешкаў на дыслакацыях, у зонах росту і інш. макраскапічныя дэфекты. Д. ў к. уплываюць на мех., аптычныя, эл., магн. і інш. ўласцівасці крышталёў. У дасканалай крышт. рашотцы рух атамаў і іонаў немагчымы; у крышталях з дэфектамі міграцыя атамаў абумоўлівае ўзаемную дыфузію цвёрдых цел, хім. цвердафазныя рэакцыі і інш. з’явы. Д. ў к. могуць уводзіцца мэтанакіравана або ўзнікаць выпадкова пад уздзеяннем фактараў, якія не кантралююцца. Спец. ўвядзенне дэфектаў або іх выдаленне — важная частка тэхналогіі вытв-сці паўправадніковых матэрыялаў, люмінафораў, лазерных і фотахромных крышталёў і шкла, паўправадніковых прылад. Шчыльнасць непажаданых дэфектаў памяншаецца ўдасканаленнем метадаў вырошчвання і апрацоўкі крышталёў. Д. ў к. вывучаюцца аптычнымі метадамі, іоннай і электроннай мікраскапіяй, метадам выбіральнага траўлення, рэнтгенадыфракцыйнымі і ядз.-фіз. метадамі.

Літ.:

Современная кристаллография Т. 2. М., 1979;

Вавилов В.С., Кив А.Е., Ниязова О.Р. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. М., 1981;

Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. М., 1983;

Орлов А.Н., Трушин Ю.В. Энергии точечных дефектов в металлах. М., 1983.

Р.​М.​Шахлевіч.

т. 6, с. 364

МАГНІ́ТНАЯ СТРУКТУ́РА,

размеркаванне самаадвольнай намагнічанасці ўнутры ферамагнетыкаў пры т-рах, ніжэйшых за Кюры пункт Адрозніваюць М.с. атамную (характарызуецца упарадкаваным размеркаваннем атамных магнітных момантаў па вузлах крышталічнай рашоткі) і даменную (размеркаваннем даменаў з рознай арыентацыяй магн. момантаў па аб’ёме ўзору).

Атамная М.с. апісваецца сярэднім значэннем мікраскапічнай шчыльнасці магн моманту M(x, y, z) у кожным пункце крышталя. Крышталі з M(x, y, z) = 0 не маюць атамнай М.с. (дыямагнетыкі і парамагнетыкі). Крышталі з M(x, y, z) ≠ 0 бываюць з адрозным ад нуля (ферамагнетыкі) і роўным нулю (антыферамагнетыкі) сумарным магн. момантам элементарнай ячэйкі. Даменная М.с. можа назірацца эксперыментальна з дапамогай магн. парашку, які асядае на межах даменаў. У ферамагнетыках пры зададзенай т-ры форма даменаў, іх памеры і арыентацыя магн. момантаў залежаць ад памераў і формы ўзору, арыентацыі паверхні крышталя, дэфектаў крышталічнай рашоткі, унутр. напружанняў, а ў полікрышталічных узорах — і ад віду магн структуры суседніх крышталёў. Пад уплывам знешніх уздзеянняў (пруткіх напружанняў, знешніх магн. палёў, змен т-ры) адбываецца перабудова даменнай структуры. На сувязі паміж асн. магн. характарыстыкамі ферамагн. матэрыялу і яго структурай заснаваны магнітаструктурны аналіз, які найчасцей выкарыстоўваюць для вызначэння мех. уласцівасцей сталі і чыгуну пасля тэрмічнай апрацоўкі. На аснове залежнасці магн. характарыстык пэўнай маркі сталі ад т-ры загартоўкі, адпалу і да т.п., робяць неразбуральны кантроль якасці тэрмічнай апрацоўкі вырабаў. Найб. пашыраны магн. метады (з выкарыстаннем пастаянных магн. палёў для намагнічвання вырабаў), эл.-магн. (з выкарыстаннем пераменных эл.-магн. палёў), імпульсныя (імпульсных магн. палёў). Даследуецца таксама тэкстура металаў (на аснове выкарыстання сувязі тэкстуры з анізатрапіяй магн. уласцівасцей), спосабы кантролю ферамагн. складальнай у аўстэнітных сталях, каляровых металах і горных пародах.

На Беларусі праблемы М.с. і магнітаструктурнага аналізу даследуюцца ў Ін-це прыкладной фізікі Нац. АН.

Літ.:

Вонсовский С.В. Магнетизм. М., 1971;

Ивановский В.И., Черникова Л.А. Физика магнитных явлений. М., 1981;

Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М., 1993: Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. Мн., 1980.

М.​А.​Мяльгуй.

т. 9, с. 482

КВА́РЦАВЫ ГЕНЕРА́ТАР,

маламагутны генератар эл. аўтаваганняў, у якім электрамех. вагальнай сістэмай служыць кварцавы п’езаэл. рэзанатар. Характарызуецца высокай стабільнасцю частаты генерыруемых ваганняў (ад 5∙10​⁻⁶ да 10​⁻¹⁰). Выкарыстоўваюцца ў кварцавых гадзінніках, стандартах частаты і інш.

Асн. частка кварцавага рэзанатара — асобным чынам выпілаваная з крышталя кварцу пласцінка з пэўнай арыентацыяй плоскасці зрэзу. Пад уздзеяннем знешняга эл. напружання ў выніку адваротнага п’езаэл. эфекту (гл. П’езаэлектрычнасць) пласцінка ажыццяўляе строга пастаянныя мех. ваганні. Рэзанатар мае высокую (10​⁵—10​⁷) дыхтоўнасць, што і абумоўлівае надзвычай высокую стабільнасць частаты К. г. Паводле канструкцыі адрозніваюць К. г. дыскрэтныя (на дыскрэтных элементах), гібрыдныя (маюць таксама элементы, зробленыя па планарнай тэхналогіі; найб. пашыраныя) і інтэгральныя (усе элементы, акрамя актыўных, выкананы на адной п’езаэл. падложцы па планарнай тэхналогіі).

В.​І.​Вараб’ёў.

т. 8, с. 212

МАГНІТАСТРЫ́КЦЫЯ (ад магніт + лац. strictio сцісканне, нацягванне),

змена памераў і формы цела пры намагнічванні. Выяўлена для жалеза Дж.П.Джоўлем у 1842. Адлюстроўвае ўзаемасувязь падсістэм атамных магнітных момантаў і крышталічнай рашоткі; уласціва ўсім рэчывам.

Тлумачыцца тым, што ўзаемадзеянні, якія вызначаюць магн. стан крышталя, залежаць ад адлегласці паміж атамамі (ці іонамі). Змены магн. стану пры зменах магн. поля, т-ры, пругкіх напружанняў і інш. вядуць да зрушэння атамаў і іонаў ад стану раўнавагі і тым самым да дэфармацыі цела. Характарызуецца адноснай зменай лінейных памераў цела λ = Δl/l (лінейная М.) або аб’ёму (аб’ёмная М.) і залежыць ад напрамку вымярэння адносна знешняга магн. поля. Пры вымярэннях уздоўж поля М. наз. падоўжнай, перпендыкулярна полю — папярочнай, напр., у фера- і ферымагнетыках λ дасягае 10​⁻², у антыфера-, пара- і дыямагнетыках — да 10​⁻⁶. Гл. таксама Магнітастрыкцыйныя матэрыялы.

Літ.:

Белов К.П. Магнитострикционные явления и их технические приложения. М., 1987.

Г.​І.​Макавецкі.

т. 9, с. 479

КЕ́РА ЭФЕ́КТ (ад прозвішча шатл. фізіка Дж.​Кера; 1824—1907). 1) Электрааптычны К.э. — узнікненне падвойнага праменепраламлення ў аптычна ізатропных рэчывах (газах, вадкасцях, крышталях з цэнтрам сіметрыі, шкле) пад уздзеяннем знешняга эл. поля. Абумоўлены арыентацыяй дыпольных момантаў малекул рэчыва ўздоўж эл. поля. У выніку аптычна ізатропнае рэчыва (асяроддзе) у эл. полі становіцца анізатропным, набывае ўласцівасці аднавосевага крышталя (гл. Крышталяоптыка). Эфект выкарыстоўваецца для высокачастотнай мадуляцыі святла і ў хуткадзейных фатаграфічных затворах. Адкрыты Керам у 1875.

2) Магніта-аптычны К.э. — змена інтэнсіўнасці і палярызацыі святла пры яго адбіцці ад намагнічанага асяроддзя (у асноўным магн. ферамагнетыкаў). Па фіз. прыродзе падобны да Фарадэя эфекту. У выніку магнітааптычнага К.э. лінейна палярызаванае святло робіцца эліптычна палярызаваным. Выкарыстоўваецца пры даследаванні магн. матэрыялаў. Адкрыты Керам у 1876.

3) Аптычны К.э. — узнікненне пастаяннай складальнай падвойнага праменепраламлення ў ізатропным асяроддзі пад дзеяннем магутнага (звычайна лазернага) выпрамянення. Выклікае самафакусіроўку святла (гл. Нелінейная оптыка). Адкрыты пасля паяўлення лазераў.

т. 8, с. 233

ПАДВО́ЙНАЕ ПРАМЕНЕПЕРАЛАМЛЕ́ННЕ,

падваенне светлавых прамянёў пры праходжанні праз анізатропнае асяроддзе (напр., крышталь). Абумоўлена залежнасцю пераламлення паказчыка дадзенага асяроддзя ад напрамку эл. вектара светлавой хвалі (гл. Анізатрапія ў фізіцы, Крышталяоптыка).

Пры падзенні светлавой хвалі на анізатропнае асяроддзе ў ёй узнікаюць 2 хвалі з узаемна перпендыкулярнымі плоскасцямі палярызацыі (гл. Палярызацыя святла). У аднавосевых крышталях адна з хваль мае плоскасць палярызацыі, перпендыкулярную да плоскасці, якая праходзіць праз напрамак праменя святла і аптычную вось крышталя (звычайны прамень), плоскасць палярызацыі другой хвалі паралельная гэтай плоскасці (незвычайны прамень). Скорасць распаўсюджвання звычайнай хвалі і яе паказчык пераламлення не залежаць ад напрамку распаўсюджвання, а скорасць і паказчык пераламлення незвычайнай хвалі — залежаць, і для яе парушаюцца звычайныя законы пераламлення, напр., незвычайны прамень не можа ляжаць у плоскасці падзення. П.п. назіраецца таксама ў асяроддзях са штучнай анізатрапіяй, напр., пры накладанні эл. поля (Кера эфект), магн. поля (Катона—Мутона эфект) або поля пругкіх сіл (гл. Палярызацыйна-аптычны метад даследаванняў, Фотапругкасць).

т. 11, с. 491

ПРУ́ГКАСЦЬ матэрыялаў,

уласцівасць цел аднаўляць сваю форму і аб’ём (цвёрдыя целы) ці толькі аб’ём (вадкасці і газы) пасля спынення дзеяння знешніх сіл, якія выклікалі іх дэфармацыю. У цвёрдых целах і вадкасцях П. абумоўлена сіламі ўзаемадзеяння паміж часцінкамі рэчыва, у газах — кінетычнай энергіяй руху малекул.

У целах з ідэальнай П. дэфармацыя поўнасцю знікае пасля спынення дзеяння сілы, у рэальных целах застаецца т.зв. астаткавая дэфармацыя (гл. Пластычнасць). Дэфармацыю пругкіх цел пад уздзеяннем знешніх сіл вывучае пругкасці тэорыя. У большасці матэрыялаў пры малых дэфармацыях залежнасць паміж напружаннем механічным і дэфармацыяй з’яўляецца лінейнай і апісваецца Гука законам. Пругкія ўласцівасці цел, што падпарадкоўваюцца абагульненаму закону Гука, характарызуюцца модулямі пругкасці. Затрачаная на пругкую дэфармацыю энергія вяртаецца назад у працэсе аднаўлення формы ці аб’ёму цела, таму пругкія целы могуць служыць акумулятарамі мех. энергіі, напр., гадзіннікавая спружына.

Літ.:

Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. 4 изд. Л., 1972;

Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. М., 1995.

т. 13, с. 47

КРЫШТАЛЯО́ПТЫКА,

раздзел оптыкі, які вывучае законы распаўсюджвання святла ў крышталях. Метадамі К., шырока даследуюцца мінералы, горныя пароды і інш. крышталічныя рэчывы (напр., гл. Палярызацыйна-аптычны метад даследаванняў).

Адна з асаблівасцей крышталяў — аптычная анізатрапія, з-за якой іх аптычныя ўласцівасці (паказчыкі пераламлення, аптычная актыўнасць, паглынальная здольнасць) розныя па розных напрамках. Гэта выяўляецца ў падвойным праменепраламленні, дыхраізме і інш. з’явах. У макраскапічнай К. рэчыва характарызуюць тэнзарамі дыэл. і магн. пранікальнасцей, эл.-праводнасці і аптычнай актыўнасці. У мікраскапічнай К. гэтыя ж велічыні звязваюцца з уласцівасцямі часціц, якія ўтвараюць крышталь, з іх узаемным размяшчэннем і ўзаемадзеяннем. Аптычныя канстанты (паказчыкі пераламлення і іх рознасці, агульная аптычная характарыстыка крышталя, сувязь аптычных і крышталеграфічных напрамкаў і інш.) для дыягностыкі крышт. рэчываў вызначаюцца ў шліфах ці асобных зернях (гл. Імерсійны метад) на спец. палярызацыйным мікраскопе. На Беларусі ў Ін-це фізікі Нац. АН пад кіраўніцтвам Ф.І.Фёдарава распрацавана агульная тэорыя распаўсюджвання святла ў крышталях, дадзена рашэнне многіх прынцыповых задач.

Літ.:

Федоров Ф.И. Оптика анизотропных сред. Мн., 1958;

Шубников А.В. Основы оптической кристаллографии. М., 1958;

Федоров Ф.И., Филиппов В.В. Отражение и преломление света прозрачными кристаллами. Мн., 1976.

Б.​Б.​Бойка.

т. 8, с. 529

МАГНІ́ТНАЯ АНІЗАТРАПІ́Я,

неаднолькавасць магн. уласцівасцей рэчыва (намагнічанасці, магнітнай успрыімлівасці, магн. энергіі і інш.) па розных напрамках. Абумоўлена анізатропным характарам магн. ўзаемадзеяння паміж часціцамі — носьбітамі магн. моманту ў рэчыве. Праяўляецца ў магнітаўпарадкаваных монакрышталях (фера- і ферымагнітных), полікрышт. і аморфных рэчывах. М.а. ў крышталях звязана з упарадкаваным размяшчэннем магн. момантаў іх часціц (атамаў, малекул, іонаў) і з’яўляецца вынікам магн. ўзаемадзеяння суседніх часціц і спецыфічных узаемадзеянняў іх электронаў з эл. унутрыкрышталічнымі палямі. М.а. ў полікрышталях праяўляецца пры наяўнасці ў іх магнітнай ці крышталічнай тэкстуры.

Адрозніваюць М.а. прыродную і наведзеную. Прыродная — характэрная для монакрышталёў ферамагнетыкаў, дзе вектары самаадвольнай намагнічанасці ферамагн. даменаў накіраваны ўздоўж некаторых восей крышталя (т.зв. восей лёгкага намагнічвання). Мерай прыроднай М.а. з’яўляецца энергія М.а., якая вызначаецца як работа знешняга магн. поля, неабходная для намагнічвання ферамагнетыка ў зададзеным напрамку. Наведзеная М.а. ўзнікае пры тэхнал. апрацоўцы магнітных матэрыялаў (напр., пры пракатцы, адпале, перакрышталізацыі ў магн. полі); яна з’яўляецца таксама характэрнай уласцівасцю магн. плёнак (узнікае пры напыленні ў магн. полі, напыленні пад вуглом да паверхні, эпітаксіяльным росце на монакрышт. падложцы); можа быць магнітапругкага паходжання (пры наяўнасці ў магн. узоры ўнутраных мех. напружанняў). Матэрыялы з вял. значэннямі канстант М.а. выкарыстоўваюцца ў прыстасаваннях магн. памяці.

Р.​М.​Шахлевіч.

т. 9, с. 481

П’ЕЗАЭЛЕКТРЫ́ЧНАСЦЬ (ад грэч. piezō цісну, + электрычнасць),

сукупнасць з’яў у некаторых дыэлектрычных крышталях, абумоўленых узаемасувяззю паміж іх палярызацыяй (гл. Палярызацыя дыэлектрыкаў) і мех. дэфармацыяй. Пры дэфармацыі прамавугольнай пласцінкі з п’езаэл. крышталя на яе процілеглых гранях узнікаюць эл. зарады рознага знака (прамы п’езаэл. эфект — ПЭЭ) і наадварот — пад уздзеяннем знешняга эл. поля ў пласцінцы ўзнікаюць дэфармацыі расцяжэння, сціскання ці зруху (адваротны ПЭЭ). П. адкрыў у 1817 франц. вучоны Р.​Ж.​Гаюі, даследавалі ў 1880 на крышталях кварцу браты Ж. і П. Кюры.

П. характэрна для анізатропных дыэлектрыкаў з дакладнай крышталічнай структурай, якая не мае цэнтра сіметрыі. Дыэлектрыкі, якім уласціва П., наз. п’езаэлектрыкамі. З іх найб. пашыраны: монакрышталічныя — кварц (п’езакварц), сегнетава соль, п’езакерамічныя — палярызаваныя сегнетаэлектрыкі і інш. п’езаэлектрычныя матэрыялы. ПЭЭ выяўляюцца і ў некаторых высакаомных паўправадніках, якія наз. п’езапаўправаднікамі. Эфекты пераўтварэння эл. энергіі ў пругкую мех. энергію і наадварот выкарыстоўваюць для генерацыі, стабілізацыі частаты і фільтрацыі эл. сігналаў, выпрамянення і прыёму акустычных хваль у розных п’езаэлектронных, акустаэлектронных і інш. прыстасаваннях.

Літ.:

Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики: Основные свойства и применения в электронике. М., 1989;

Современная кристаллография. Т. 4. М., 1981.

П.​А.​Пупкевіч.

т. 12, с. 255