Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

 

 

повернуть на 90° вокруг оси симметрии, проходящей через центры противополож­ных граней, кристалл совме­стится с исходным положени­ем. При полном повороте вок­руг оси на 360° этот кристалл совместится с исходным поло­жением четырежды (рис. 1). Кри­сталл NaCl обладает тремя ося­ми симметрии четвертого по­рядка (они показаны на рисунке), четырьмя осями третьего поряд­ка (объемные диагонали куба) и шестью осями второго поряд­ка (они проходят через центры противоположных ребер).

Фигура на рисунке 2, или, например, изображение левой и правой перчаток, обладают дру­гой, зеркальной симметрией: левая половина рисунка совмещается с правой, как предмет со своим отражением в зеркале. Вместо оси симметрии здесь существует плос­кость симметрии. На рисунке 2 плос­кость симметрии пересекает плоскость рисунка по линии, делящей рисунок пополам, и обе плоско­сти перпендикулярны друг другу. Плоскости сим­метрии есть и у кристалла (куба) NaCl.

Шаровая форма. Все твердые тела, как бы ни различались они составом и кристалличе­ской формой, будучи расплавлены, переходят в жидкое состояние и стремятся тогда принять одну и ту же форму — форму шара, капли. Ша­ровая форма типична для жидкости.

Существуют, правда, переохлажденные жидкости, например оконное стекло. Расплав­ленная стекольная масса при быстром охлажде­нии не успевает закристаллизоваться. Стекло по внешнему виду — твердое тело, а по внут­ренней структуре — жидкость. Если его на­греть выше определенной температуры, оно постепенно, а не сразу, как кристалл, превра­тится в жидкость.

Монокристаллы и поликристаллические ве­щества. Твердое тело может быть монокристал­лическим, т. е. состоять из одного-единственного кристалла, или поликристаллическим, т. е. состоять из многих кристаллов, иной раз очень мелких, например в тысячную долю миллимет­ра. В производстве меди или стали расплав ох­лаждают быстро и отдельные кристаллики не успевают подрасти. Получается поликристал­лическое твердое тело. Металлические предме­ты, окружающие нас в быту, от вилки до подъемного крана, состоят из поликристаллических веществ.

Рис. 2. Плоскость симметрии перпендикулярна плоскости чертежа и делит

ее пополам.

Структуру такого вещества можно уви­деть через микроскоп.

Таким образом, поликристаллические ве­щества состоят из мелких монокристаллов. Но не следует думать, что монокристаллы всегда мелки. В природе нередко встречаются крупные монокристаллы. Они вырастают в результате вековых процессов, протекающих в земной ко­ре. Например, монокристаллы кварца, хими­ческий состав которого тот же, что и у речного песка (SiO2), вырастают до десятков сантимет­ров в поперечнике. В Ленинградском горном институте хранятся монокристаллы кварца, найденные на Урале и на Украине. Высота од­ного из них 85 см и вес 800 кг, высота другого 83 см, но он менее широк и весит всего пол­тонны.

В связи с развитием новой техники появи­лась потребность, например для полупровод­никовых приборов, как в мелких, так и в круп­ных монокристаллах германия, кремния и дру­гих веществ. Иногда оказываются нужными кристаллические иглы, нити и даже тончайшие пленки. Все эти «капризы» приборостроитель­ной промышленности удовлетворяются науч­ными лабораториями и специальными заводами.

Закон анизотропии. На монокристаллах лег­ко проследить действие одного из важнейших законов природы, относящихся к твердым те­лам,— закона анизотропии. Суть его в том, что многие свойства в твердых телах зависят от направления, в котором эти свойства измеря­ются. Например, теплопроводность Кристалла, измеренная в различных направлениях, может

371