Fizyka ciała stałego

Wygląd przypnij ukryj Wymiana atomów w ciele stałym w wyniku dyfuzji Model upakowania atomów w krystalicznym ciele stałym Obraz SEM przykładowego ciała stałego – szczawianu wapnia (kamień nerkowy) Bizmut krystaliczny opalizujący w wyniku utlenienia warstwy powierzchniowej Aparatura, za pomocą której Wiedemann i Franz ustalili zależność LT = K/σ

Fizyka ciała stałego – dział fizyki zajmujący się ciałami stałymi, tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią fizyki materii skondensowanej.

Z mikroskopowego punktu widzenia, atomy i cząsteczki w ciele stałym zachowują swoje położenie względem innych atomów, wykonując tylko pewne drgania wokół swoich średnich położeń. Atomy te mogą być ułożone w przestrzeni zgodnie z pewnymi regułami symetrii - mówimy wtedy o kryształach. Obok kryształów klasycznych, w których cała struktura atomowa da się przedstawić w postaci pewnego powtarzającego się w przestrzeni wzoru, możliwe są również tzw. kwazikryształy, w których atomy tworzą nieperiodyczną sieć o symetrii np. pięciokątnej, oraz ciała amorficzne, czyli bezpostaciowe, w których nie ma dalekozasięgowego uporządkowania.

Laboratoria fizyków ciała stałego są z reguły nastawione na badanie określonych własności ciał, co odpowiada określonym specjalizacjom. Można tu wymienić własności magnetyczne, przewodnictwo elektryczne, własności mechaniczne i optyczne, które są opisywane przez odpowiednie stałe materiałowe. Takimi stałymi są podatność magnetyczna, temperatury krytyczne charakteryzujące różnego rodzaju przemiany fazowe, moduł Younga, przenikalność elektryczna itp. W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się badania własności, wynikających ze szczegółów struktury o rozmiarach nanometra, tj. 10−9 metra, tzw. nanotechnologia.

Główne zagadnienia

• Ciało amorficzne
• Sieć krystaliczna
  • defekty sieci krystalicznej
  • kwazikryształ
  • model wolnych elektronów – zob. elektron swobodny
  • rentgenografia strukturalna
• Struktura elektronowa
  • pasma elektronowe
  • fale Blocha
  • masa efektywna
  • dziura elektronowa
  • gaz Fermiego
    • poziom Fermiego
  • ciecz Fermiego
  • ekscyton
• Zjawiska transportu
  • przewodnictwo elektryczne
  • efekt Halla (klasyczny)
  • efekt Halla (kwantowy)
  • magnetoopór
  • nadprzewodnictwo
• Własności mechaniczne
  • model Debye’a ciała stałego
  • sprężystość
  • efekt Mößbauera
  • fonon
• Własności optyczne
  • optyka kryształów

Przypisy

1. ↑ Fizyka ciała stałego, Encyklopedia PWN  .

Bibliografia

• Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998. ISBN 83-01-12706-6.brak strony w książce

Nauki fizyczne

główne działy fizyki	doświadczalna matematyczna stosowana inżynierska teoretyczna fizyka klasyczna teoria względności fizyka kwantowa
według zjawisk	mechanika ogólna dynamika kinematyka kinetyka statyka mechanika bryły sztywnej mechanika ośrodków ciągłych stereomechanika elastomechanika plastomechanika reologia mechanika płynów statyka płynów dynamika płynów hydromechanika hydrostatyka hydrodynamika magnetohydrodynamika aeromechanika aerostatyka aerodynamika aerotermodynamika obliczeniowa mechanika płynów termodynamika klasyczna, in. termostatyka kalorymetria termodynamika czarnych dziur termomechanika akustyka cymatyka aeroakustyka akustyka kwantowa termoakustyka elektrodynamika elektrostatyka magnetostatyka optyka akustooptyka elektrooptyka fotometria fotonika nanofotonika krystalooptyka magnetooptyka optyka atmosferyczna optyka elektronowa optyka geometryczna katoptryka dioptryka optyka falowa optyka instrumentalna optyka kwantowa optyka nieliniowa spektroskopia radiofizyka radiometria
według skali	fizyka subatomowa cząstek elementarnych jądrowa wysokich energii fizyka materii skondensowanej ciała stałego płynów plazmy kriofizyka inne atomowa molekularna
mechanika teoretyczna	klasyczna szczególna teoria względności kwantowa relatywistyczna mechanika kwantowa kwantowa mechanika statystyczna występujące w obu wersjach Lagrange’a Hamiltona statystyczna
teoria pola	klasyczna elektrodynamika klasyczna ogólna teoria względności kwantowa elektrodynamika kwantowa teoria elektrosłaba chromodynamika kwantowa model standardowy teorie wielkiej unifikacji grawitacja kwantowa teoria wszystkiego
interdyscy- plinarne	fizyka chemiczna i chemia fizyczna chemia kwantowa krystalografia termodynamika chemiczna geofizyka geodynamika geoelektryka geomagnetyka magnetometria grawimetria gradiometria hydrofizyka oceanografia fizyczna fizyka atmosfery aeronomia mikrofizyka chmur termodynamika atmosfery fizyka gleby petrofizyka sejsmologia planetologia selenologia selenografia meteorytyka astrofizyka mechanika nieba asterosejsmologia astrodynamika astrofizyka jądrowa astrofizyka cząstek heliofizyka heliosejsmologia kosmologia fizyczna kosmologia kwantowa astrochemia kosmochemia kosmomineralogia astronomia astrometria biofizyka bioakustyka biologia kwantowa biomechanika biotribologia neurofizyka psychofizyka psychoakustyka socjofizyka ekonofizyka inżynieria kwantowa informatyka kwantowa kryptologia kwantowa metrologia kwantowa inne działy stosowane agrofizyka fizyka komputerowa fizyka medyczna
inne specjalności	fizyka akceleratorów historia fizyki filozofia fizyki

Kontrola autorytatywna (dział fizyki):

• LCCN: sh85124640
• GND: 4016921-2
• BnF: 11933128v
• BNCF: 50279
• NKC: ph117194
• BNE: XX4576268
• J9U: 987007556085305171

Encyklopedie internetowe:

• PWN: 3901362
• Britannica: topic/solid-state-physics
• Universalis: matiere-physique-etat-solide
• SNL: faststoff-fysikk
• DSDE: faststoffysik