Все ли кристаллические тела анизотропны?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Ответ на этот вопрос зависит от того, рассматриваем ли мы отдельный кристалл или твердое тело в целом, состоящее из множества кристаллов. Короткий ответ: Одиночные кристаллы (монокристаллы) всегда анизотропны, но кристаллические тела в массе (поликристаллы) могут проявлять изотропность. 1. Монокристаллы и природа анизотропии Любой одиночный кристалл обладает строгой периодической структурой — кристаллической решеткой. Поскольку атомы в ней расположены упорядоченно, расстояние между ними и силы взаимодействия зависят от выбранного направления. Это приводит к тому, что физические свойства монокристалла различны в разных направлениях. К таким свойствам относятся:

  • Механические: твердость, упругость, спайность (способность раскалываться по определенным плоскостям).
  • Оптические: показатель преломления, двойное лучепреломление.
  • Электрические и тепловые: электропроводность и теплопроводность.

2. Поликристаллы и «кажущаяся» изотропность Большинство кристаллических тел, с которыми мы сталкиваемся в быту (металлы, сплавы, камни), являются поликристаллами. Они состоят из огромного количества мелких кристалликов (зерен), которые ориентированы в пространстве хаотично. Хотя каждый отдельный микрокристалл анизотропен, их беспорядочное расположение приводит к тому, что в маштабе всего тела свойства усредняются. В результате:

  • Тело ведет себя одинаково во всех направлениях.
  • Такое состояние называется квазиизотропностью (псевдоизотропностью).

3. Исключения: Текстурированные поликристаллы Даже поликристаллическое тело может стать анизотропным, если подвергнуть его специальной обработке. Например, при прокатке металла на станке его внутренние зерна вытягиваются и ориентируются в одном направлении. В этом случае металл приобретает выраженную анизотропию механических свойств (станет прочнее вдоль линии прокатки, чем поперек), что называется кристаллографической текстурой. Резюме

  1. Монокристаллы — всегда анизотропны (это их фундаментальное свойство).
  2. Поликристаллы — макроскопически изотропны из-за хаотичного расположения зерен.
  3. Текстурированные тела — могут быть анизотропными, даже если они состоят из множества кристаллов.

Я могу составить таблицу сравнения свойств монокристаллов и поликристаллов или подробнее разобрать примеры анизотропии в конкретных материалах. Хотите, чтобы я это сделал?

Форма ответа

Ваш аватар