Кристаллы в природе
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?ивных термоиндикаторов для медицинской диагностики, отыскания повреждений в сложных электронных схемах, контроля температурного поля в лопатках турбин и т. п. Сейчас синтезированы холестерические вещества, в которых весь спектр цветов, от красного до синего, наблюдается при изменении температуры всего на 0,01 градуса, что говорит о большой чувствительности устройств на их основе. Шаг холестерической спирали также очень чувствителен к содержанию примесей в холестерике, и поэтому эти вещества могут служить надёжными индикаторами загрязнений в атмосфере.
Нематические жидкости нашли широкое применение и в совсем другом плане. Оказывается, полимерные нити, получаемые из хорошо ориентированного нематического раствора полимерных молекул, приобретают огромную прочность. Это объясняется тем, что в таких нитях практически все молекулы хорошо подогнаны друг к другу, то есть их главные оси параллельны между собой, а это многократно усиливает межмолекулярные сцепления. Такие полимерные нити служат прекрасным средством упрочнения самых ответственных узлов в механизмах, машинах и аэрокосмических конструкциях, работающие при очень высоких температурах и нагрузках.
7.7 Оптические свойства.
В 1669 году ученый Э.Бартолин сообщил о своих опытах с необычными прозрачными кристаллами, привозимыми моряками из Исландии. Он обнаружил, что луч света при прохождении сквозь кристалл расщепляется на два луча. Так было обнаружено явление двойного лучепреломления. Через 20 лет Х. Гюйгенс исследовал свойства исландского шпата и дал объяснение этого явления на основе волновой теории света. Он вёл понятие оптической оси кристалла, превращение вокруг которой отсутствует анизотропия. Дальнейшие исследования Гюйгенса подвели к открытию явления поляризации света. Французские физики Э.Маллюса-Брюсса в 1808 году, опираясь на корпускулярную теорию света Ньютона ввели понятия поляризованный свет. Для исследования электромагнитной волны с определённой волной используют поляризатор. В их роли выступает тот же кристалл исландского шпата или турмалина.
Для исследования строения кристаллов используют явления дифракции рентгеновских лучей и нейтронов. Длина волны рентгеновского излучения соизмерима с межатомными. Если на кристалл направить рентгеновские лучи, то возникнет дифракционная картина, которую в 1912 году наблюдал Лауэ.
VIII. ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Проведём эксперимент по выращиванию кристаллов из пересыщенного раствора путём охлаждения зимой.
Приготовим насыщенный раствор, и в домашних условиях будем выращивать кристалл из каменной соли:
- Нагреем воду до кипения и выльем 1 литр воды в ёмкость и растворим 2 кг соли.
- Отфильтруем раствор.
- Остудим раствор до комнатной температуры(15С), где после остывания будет находиться 100 г избыточного количества соли.
- Из соли выберем самый большой и прозрачный кристалл, прикрепим к искусственной ёлке.
- Опустим эту ёлочку в наш раствор. И исследуем.
Рассмотрим такую таблицу:
дни Температура СКол-во воды в л. наблюдения1 день 15 0,9Появились кристаллики на верхушке елки.2 день 15 0,8Кристаллики появляются ещё в некоторых местах.3 день 10 0,8Кристаллизация прекратилась.4 день 10 0,75кристаллизация не наблюдалась5 день 10 0,7Кристаллизация началась с верхушки.6 день 15 0,6Интенсивно началась кристаллизация.7 день 15 0,65Кристаллизация началась сверху вниз.8 день 20 0,55Начался кристаллизоваться низ елки.9 день 20 0,45Отчетливо видны кристаллики.10 день 20 0,3Вся елка была в кристаллах.11 день 20 0,2Кристаллики стали увеличиваться.12 день 15 0,2Кристаллизация прекратилась.13 день 15 0,15Кристаллики начали увеличиваться, но незначительно.14 день 15 0,1Кристаллизация почти прекратилась.15 день 15 -Кристаллизация прекратилась.
Теперь проведём такой же опыт летом с медным купоросом. 200мл воды добавим 350г медного купороса. При температуре 25С кристалл вырос за сутки.
Можем сделать вывод, что растворимость любах веществ зависит от температуры. Растворимость с повышением температуры увеличивается, а с понижением уменьшается.
Но так как эти опыты проводились в лабораторных условиях, то кристаллики были с дефектами. Для создания более совершенных кристаллов, необходимо обеспечить другие условия, такие как: повышенную температуру, определённую влажность и давление.
КРИСТАЛЛЫ В ЖИЗНИ
Оптика. Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.
Диэлектрики. Один из способов контроля отве?/p>