От лат cavitas пу­стота), образование в капельной жид­кости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (т н. кавитац пузырьков или каверн). Кавитац

Вид материала

Документы

Содержание Коттона — мутона эффект КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА (коэрцитив­ное поле) Коэрцитивное поле КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙ­СТВИЯ (кпд) КПД, общепринятое сокращённое обо­значение термина коэффициент полез­ного действия. КРАЕВОЙ УГОЛ (угол смачивания) Крамерса — кронига соотно­шения Р — символ гл. значения инте­грала,  — частота эл.-магн. поля, К.—К. с. впервые были получены в те­ории дисперсии света Красное смещение Кратные единицы Кривизна поля Аберрации оптических Рис. 1. Зависимость работы А, требующей­ся для образования крист. агрегата, от его размера r. Рис. 2. Левая кривая — зависимость числа зародышей кристаллов глицерина, возни­кающих в 1 см Рис. 3. Послойный рост паратолуидина из паров. Рис. 4а. Рост кристаллов на винтовой дисло­кации. Рис. 4в. Спиральный рост на грани (100) синтетич. алмаза. Рис. 6. Атомно-шероховатая поверхность (результат моделирования на ЭВМ).

Подобный материал:

• Вывихи. Переломы, 241.71kb.
• От лат evaporo испаряю и греч grapho пи­шу), метод получения изображений объектов, 2696.94kb.
• Реферат от лат rеfеrо "сообщаю", 198.27kb.
• Абсцесс и гангрена легкого определение заболевания острый абсцесс легкого, 403.26kb.
• Перелом подвздошной кости; перелом вертлужной впадины; перелом лобковой кости; открытая, 1124.91kb.
• Вишнев В. Н. Безродная Н. В. Остеохондроз Профилактика и лечение Введение, 623.65kb.
• Реферат от лат. «сообщать», 61.18kb.
• Лекция. Взаимосвязанные рынки, 285.49kb.
• Реферат Реферат, 36.91kb.
• Предыстория или как мне удалось получить музыкальное образование и чем это обернулось, 2157.21kb.

KOTTОHA ЭФФЕКТ (круговой ди­хроизм), неодинаковое поглощение в нек-рых оптически активных веще­ствах света (оптич. излучения), поля­ризованного . по правому и левому кругу. Открыт франц. физиком Э. Коттоном (A. Cotton) в 1911. Если толщина слоя активного в-ва достаточна, то свет одной из этих поляризаций при К. э. поглощается полностью, в то время как значит. доля излучения про­тивоположной поляризации проходит через слой. Т. о., подобный слой в-ва, обладающего круговым дихроизмом,

316


может служить поляризатором. В об­щем случае при К. э. линейно полярнзов. свет превращается в эллипти­чески поляризованный. К. э. проявля­ется гл. обр. вблизи полос собствен­ного (резонансного) поглощения в-ва. Используется для изучения структуры и св-в оптически активных в-в. См. также ст. Оптическая активность, Плеохроизм.

КОТТОНА — МУТОНА ЭФФЕКТ, двойное лучепреломление света в изо­тропном в-ве, помещённом в магн. поле (перпендикулярное световому лучу). Впервые обнаружено в коллоидных растворах англ. физиком Дж. Керром и (независимо) итал. физиком К. Майораной в 1901. Подробно исследовано франц. физиками Эме Коттоном (Aime Cotton) и А. Мутоном (Н. Mouton) в 1907. Для наблюдения К.— М. э. образец прозрачного в-ва помещают между полюсами мощного электромаг­нита и пропускают через него луч монохроматического света, линейно по­ляризованного в плоскости, составля­ющей с направлением магн. поля угол в 45°. В отсутствии внеш. магн. поля хаотич. расположение молекул обеспечивает макроскопич. изотро­пию среды, несмотря на анизотропию отд. молекул. В магн. поле в-во ста­новится анизотропным вследствие упо­рядоченной ориентации по направле­нию магн. моментов молекул или агре­гатов молекул. Проходящий через в-во луч света из линейно поляризованного превращается в эллиптически поляри­зованный, т. к. он разделяется в в-ве, ставшем анизотропным, на два луча — обыкновенный и необыкновенный, име­ющие разные преломления показатели n₀ и n_е. Эти лучи распространяются под очень малым углом один к другому (практически их направления совпада­ют). Поэтому для обнаружения К.— М. э. необходимы достаточно сильные магн. поля. Хар-кой К.— М. э. слу­жит величина n_е-n₀=СН², где Н — напряжённость магн. поля, С — за­висящая от в-ва константа, наз. постоянной Коттона — Му­тона,  — длина волны света. Ве­личина С обратно пропорц. абс. темп-ре Т и, как правило, очень мала |напр., для жидкостей ~(1 — 30)X10^-13 см^-1Э^-2]. Аномально боль­шие значения С обнаружены в жид­ких кристаллах и коллоидных р-рах (от 10^-8 до 10^-10 см^-1Э-²). В газах эффект очень мал, и поэтому для них величина C надёжно ещё не измерена. К.— М. э. относится к магнитооптич. явлениям (см. Магнитооптика). Те­ория К.—М. э. аналогична теории Керра эффекта. Изучая К.— М. э. в разл. в-вах, можно получить инфор­мацию о структуре молекул, образо­вании межмол. агрегатов и подвиж­ности молекул.

• См. лит. при ст. Магнитооптика.

КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА (коэрцитив­ное поле) (от лат. coercitio — удержи­вание), одна из хар-к магн. гисте­резиса. К. с.— напряжённость Н_с магнитного поля, в котором ферромагн. образец, первоначально намагничен­ный до насыщения, размагничива­ется (см. рис. 1 в ст. Гистерезис). Различают К. с. Н_с (или _JH_c) и _BH_c, когда обращается в нуль соот­ветственно намагниченность J образ­ца или магнитная индукция В в об­разце.

Измеряют К. с. коэрцитиметрами. Величина К. с. ферромагнетиков ме­няется в широких пределах: от 10^-3 до 10⁴ Э (от 8•10^-2 до 8•10⁵ А/м). Магн. материалы принято делить по величи­не К. с. на магнитно-мягкие материа­лы (малое H_c) и магнитно-жёсткие ма­териалы (большое Н_с). Значение К. с. определяется факторами, препятству­ющими перемагничиванию образца. Наличие в образцах примесей и др. дефектов кристаллич. решётки за­трудняет движение границ магн. доме­нов и тем самым повышает Н_с. Для данного магн. материала К. с. в боль­шой степени зависит от способа при­готовления образца и его обработки, а также от внеш. условий, напр. темп-ры.

Особенно высоких значений (10³ — 10⁴ Э) К. с. достигает у однодоменных ферромагнитных ч-ц (со значит. магн. анизотропией).

КОЭРЦИТИВНОЕ ПОЛЕ в сегнето­электриках, напряжённость электрич. поля, к-рое необходимо приложить к сегнетоэлектрику в полярной фазе, для уменьшения его поляризации до нуля (см. Гистерезис].

КОЭРЦИТИМЕТР, прибор для изме­рения коэрцитивной силы ферромагн. материалов. Коэрцитивная сила может быть определена по магнитной индук­ции В в образце (_BH_с) или по его намагниченности J. Наиб. распростра­нены К. для измерения коэрцитивной силы по намагниченности (её обозна­чают _JH_c, или Н_с),. что объясняется простотой методики измерений и, кро­ме того, для материалов с Н_с<500 А/см значения коэрцитивной си­лы, определяемые по индукции и на­магниченности, мало отличаются друг от друга. При измерении Н_с испыты­ваемый образец сначала намагничи­вают практически до насыщения в элек­тромагните или в намагничивающей катушке К. Затем через эту катушку с помещённым в неё образцом пропус­кают пост. ток, магн. поле к-рого раз­магничивает образец. Ток увеличи­вают до тех пор, пока намагничен­ность / образца не уменьшится до нуля, что регистрируется индикатора­ми (нулевыми приборами). По току в катушке К., соответствующему со­стоянию образца с J=0, определяют напряжённость размагничивающего по­ля, т. е. Н_с. К. отличаются друг от друга в осн. способом определения равенства нулю намагниченности образца.

На рис. 1 схематически показано устройство К. с генератором измери­тельным в качестве нуль-индикатора, на рис. 2 — схема К. с выполняющим ту же роль феррозондом. Распростра­нены также К. с датчиками Холла; К. с измерит. катушкой, подключённой к баллистическому гальванометру и сдёргиваемой с образца при определе­нии в нём остаточной намагниченности; вибрационные К., у к-рых нуль-ин­дикатором служит колеблющаяся из­мерит. катушка, и т. д.




Рис. 1. Коэрцитиметр с измерит. генератором (блок-схема): 1 — намагничивающая катуш­ка; 2 — образец; 3 — катушка измерит. генератора; 4 — магнитоэлектрич. гальвано­метр, присоединённый к щёткам коллек­тора 5; 6 — вал электродвигателя 7; 8 — силовые линии магн. поля образца.


Для измерения _ВН_c образца его делают частью замкнутой магн. цепи пермеаметра, электромагнита или т. н. приставного К. (упрощённого перме­аметра, служащего для определения одной точки петли гистерезиса — _BH_c). Значение _BH_c соответствует напря­жённости размагничивающего поля, при к-рой индукция В в образце рав­на нулю.



Рис. 2. Феррозондовый коэрцитиметр (блок-схема): 1 и 2 — чувствит. элементы феррозонда, соединённые по разностной схе­ме; 3 — феррозондовый нулевой прибор; 4 — образец; 5 — силовые линии магн. поля образца; 6 — намагничивающая катушка.


• Магнитные измерения, М., 1969.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙ­СТВИЯ (кпд), характеристика эф­фективности системы (устройства, ма­шины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением т] полезно использован­ной энергии (W_пол) к суммарному кол-ву энергии (W_сум), полученному сис­темой; =W_пол /W_сум. Кпд — вели­чина безразмерная.

В электрич. двигателях кпд — от­ношение совершаемой полезной механич. работы к электрич. энергии, по­лучаемой от источника; в тепловых дви­гателях — отношение полезной механич. работы к затрачиваемому кол-ву теплоты; в электрич. трансформато­рах — отношение эл.-магн. энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной об­моткой. Для вычисления кпд разные виды энергии и механич. работа вы-

317


ражаются в одинаковых; единицах. В силу своей общности понятие «кпд» позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие разл. сис­темы, как ат. реакторы, электрич. гене­раторы и двигатели, теплоэнергетич. установки, ПП приборы, биологич. объекты и т. д.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. всегда <1 и выражается в виде правильной дроби или в про­центах. Кпд тепловых электростанций достигает 35—40%, двигателей внутр. сгорания 40—50%, динамомашин и генераторов большой мощности 95%, трансформаторов 98%. Кпд процесса фотосинтеза равен 12—15%. У теп­ловых двигателей в силу второго на­чала термодинамики кпд имеет верх. предел, определяемый особенностями термодинамич. цикла (кругового про­цесса), к-рый совершает рабочее в-во. Наибольшим кпд обладает Карно цикл. Различают кпд отд. элемента (сту­пени) машины или устройства (частный кпд) и кпд, характеризующий всю цепь преобразований энергии в сис­теме. Кпд первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механич.., термич. и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономич., технич. и др. виды кпд. Общий кпд системы равен произведе­нию частных кпд (кпд ступеней).

• Вукалович М. П., Новиков И. И., Техническая термодинамика, 4 изд., М., 1968.

КПД, общепринятое сокращённое обо­значение термина коэффициент полез­ного действия.

КРАЕВОЙ УГОЛ (угол смачивания), угол , образуемый поверхностью тв. тела (или жидкости) и плоскостью, ка­сательной к поверхности жидкости, граничащей с те­лом (рис.).



Равно­весное значение  определяется тре­мя значениями по­верхностного на­тяжения  на гра­ницах соприкасаю­щихся фаз: cos=(₃₂-₃₁)/₁₂ (индексы соответству­ют границам раздела сред, обозна­ченных на рис. цифрами). Это вы­ражение справедливо в отсутствии гистерезиса смачивания. К. у. опре­деляет степень смачивания: для иде­ально смачиваемых поверхностей =0, для несмачиваемых он может быть даже больше 90°.

КРАМЕРСА — КРОНИГА СООТНО­ШЕНИЯ, интегральные соотношения, связывающие вещественную ' и мни­мую " части комплексной диэлек­трической проницаемости:




Здесь Р — символ гл. значения инте­грала,  — частота эл.-магн. поля, К.—К. с. впервые были получены в те­ории дисперсии света голл. физиком Р. Кронигом (R. Kronig) и англ. фи­зиком X. Крамерсом (Н. Кramers) в 1927 для вещественной и мнимой ча­стей показателя преломления n () света.

Впоследствии обнаружился чрез­вычайно общий характер К.—К. с. Они явл. следствием причинности прин­ципа и представляют собой частный класс дисперсионных соотношений в частотной области. Они справедливы как для равновесных сред, так и для широкого класса неравновесных (воз­буждённых) сред (напр., для актив­ных сред квант. генераторов и усили­телей). В средах с пространств. дис­персией могут быть получены соот­ношения между ' и ", учитывающие релятив. принцип причинности.

•Л а н д а у Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Электродинамика сплошных сред, М., 1959, § 62; Агранович В. М., Гинзбург В. Л., Кристаллооптика с учетом простран­ственной дисперсии и теория экситонов, М., 1979, § 1—2.

А. А. Андронов, М. А. Миллер.

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, увеличение длин волн () линий в эл.-магн. спект­ре источника (смещение линий в сто­рону красной части спектра) по срав­нению с линиями эталонных спектров. Количественно К. с. характеризуется величиной z=(_прин—_исп)/_исп, где _исп и _прин — соответственно длина волны излучения, испущенного источ­ником и принятого наблюдателем (при­ёмником излучения). Два механизма приводят к появлению К. с.

К. с., обусловленное эффектом Доп­лера, возникает в том случае, когда движение источника света относитель­но наблюдателя приводит к увеличе­нию расстояния между ними (см. Доплера эффект). В релятив. случае, когда скорость движения источника v относительно приёмника сравнима со скоростью света (с), К. с. может воз­никнуть и в том случае, если расстоя­ние между источником и приёмником не возрастает (т. н. поперечный эф­фект Доплера). К. с., возникающее при этом, можно интерпретировать как результат релятив. замедления вре­мени на источнике по отношению к наблюдателю (см. Относительности теория). Космологич. К. с., наблюда­емое у далёких галактик и квазаров, интерпретируется на основе общей теории относительности (ОТО) как эффект расширения Метагалактики (взаимного удаления галактик друг от друга; см. Космология). Расширение Метагалактики приводит к увеличению длин волн реликтового излучения и снижению энергии его квантов (т. е. к охлаждению реликтового излуче­ния) .

Гравитац. К. с. возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитац. потенциалом (fi₂), чем источник (fi₁). В этом случае К. с.— следствие замедления темпа времени вблизи гравитирующей массы и уменьшения частоты испускаемых квантов света (эффект ОТО): =(1+(fi₂-fi₁)/c²) , Примером гравитац.

К. с. может служить смещение линии в спектрах плотных звёзд — белых карликов. Используя Мёссбауэра, эффект, в 1959 удалось измерить К. с. в гравитац. поле Земли.

«КРАСОТА» (символ b, от англ. beauty — красота, прелесть), аддитивное квант. число, характеризующее адроны, носителями к-рого явл. b-кварки; сохраняется в сильном и эл.-магн. взаимодействиях, но не сохраняется в слабом вз-ствии. Введено для истол­кования подавленности распадов ип­силон-частиц (Г) на более лёгкие адроны. По совр. представлениям, -частицы состоят из b-кварка и соответ­ствующего антикварка (^~b), b^~b, т. е. имеют нулевую «К.».

КРАТНЫЕ ЕДИНИЦЫ, единицы, к-рые в целое число раз больше уста­новленной единицы физ. величины. В Международной системе единиц (СИ) приняты след. приставки для обра­зования наименований К. е.:



КРАУДИОН, см. в ст. Дефекты.

КРЕМНИЙ (Si), синтетич. монокри­сталл, полупроводник. Точечная груп­па симметрии m3m, плотность 2,33 г/см³, T_пл=1417°С. Твёрдость по шка­ле Мооса 7, хрупок, заметная пластич. деформация начинается при T>800°С. Теплопроводен, температурный коэфф. линейного расширения изменяет знак при T=120 К. Оптически изотропен, прозрачен для ИК области в диапазо­нах =1—9 мкм, коэфф. преломления n=3,42. Диэлектрич. проницаемость =11,7, диамагнетик, собств. удельное электросопротивление 23•10⁵ Ом•см. Применяется как материал для полу­проводниковых приборов, в т. ч. интегр. схем.

КРИВИЗНА ПОЛЯ изображения, одна из аберраций осесимметрич. оптич. систем; заключается в том, что изо­бражение плоского предмета получа­ется резким не в плоскости, как дол­жно быть в идеальной системе, а на искривлённой поверхности. Если пре­ломляющие поверхности линз, вхо­дящих в состав системы, сферичные радиусами кривизны r_k (k — номер по­верхности по ходу луча света) и, кроме того, в системе исправлен ас­тигматизм, то изображение плоско­сти, перпендикулярной оптической оси системы, представляет собой сферу ра­диуса R, причём



318


тде n_k, n_k+1— показатели преломления сред, расположенных перед k-той преломляющей поверхностью и за ней. Если линзы в системе можно счи­тать тонкими (см. Линза), ф-ла (*) сво­дится к более простой ф-ле: 1/R=_i1/n_if_i; здесь f_i— фокусное рас­стояние i-той линзы, n_i — показатель преломления её материала. В слож­ных оптич. системах К. п. исправля­ют, сочетая линзы с поверхностя­ми разной кривизны так, чтобы пра­вая часть ф-лы (*) обратилась в нуль {у с л о в и е П е ц в а л я).

• См. лит. при ст. Аберрации оптических

систем.

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, образование кристаллов из паров, р-ров, распла­вов, из в-ва в тв. состоянии (аморф­ном или другом кристаллическом), из электролитов в процессе электроли­за (электрокристаллиза­ция), а также при хим. реакциях. Для К. необходимо нарушение термодинамич. равновесия в т. н. маточ­ной среде — пересыщение р-ра или па­ра, переохлаждение расплава и т. п. Пересыщение или переохлаждение, необходимые для К., характеризуются отклонением темп-ры, концентрации, давления, электрич. потенциала меж­ду фазами от их равновесных значе­ний. В системах с хим. реакциями мерой пересыщения служит отклоне­ние произведения давлений или кон­центраций компонент от т. н. константы равновесия. Дви­жущей силой электрокристаллизации

•служит разность потенциалов между металлом и р-ром электролита, превы­шающая равновесную. В большинстве случаев скорость К. растёт с увеличе­нием отклонения от равновесия.

К.— фазовый переход в-ва из состоя­ния переохлаждённой (пересыщенной) маточной среды в крист. фазу с мень­шей свободной энергией. Избыточное теплосодержание выделяется в виде скрытой теплоты К. Часть этой теп­лоты может превращаться в механич. работу; так, растущий кристалл мо­жет поднимать положенный на него груз, развивая давление порядка де­сятков кгс/см² (напр., кристаллы со­лей, образующиеся в порах бетонных плотин в морской воде, могут вызы­вать разрушение бетона). Выделение скрытой теплоты К. ведёт к нагрева­нию расплава, уменьшению переох­лаждения и замедлению К., к-рая за­канчивается исчерпанием в-ва или достижением равновесных значений темп-ры, концентрации и давления.

Зародыши кристаллизации. Пере­охлаждённая среда может долго сох­ранять, не кристаллизуясь, неустой­чивое метастабильное состояние, напр. мелкие (диам. 0,1 мм) капли хорошо очищенных металлов можно переох­ладить до темп-р ~0,5 T_пл. Однако при достижении нек-рого предельного для данных условий критич. переохла­ждения в жидкости или паре возни­кает множество мелких кристалли­ков, наз. зародышами К.

Критич. переохлаждение зависит от темп-ры, концентрации, состава сре­ды, ее объёма, от присутствия в ней посторонних ч-ц — центров К. (пылинок, кристалликов др. в-в и т. п., на к-рых образуются зароды­ши), от материала и состояния по­верхности стенок сосуда, от интенсив­ности перемешивания, действия излу­чений и УЗ.

Объединение ч-ц в крист. агрегаты уменьшает свободную энергию систе­мы, а появление новой поверхности — увеличивает. Чем меньше агрегат, тем большая доля его ч-ц лежит на поверх­ности, тем больше роль поверхностной энергии. Поэтому с увеличением раз­мера агрегата r работа А , требующаяся для его образования, вначале увели­чивается, а затем падает (рис. 1). Агрегат, для к-рого работа образова­ния максимальна, наз. критич. заро­дышем (r_кр). Чем меньше работа об­разования зародыша, тем вероятнее его появление. С этим связано пре­имущественное зарождение на посто­ронних ч-цах (в особенности на заря­женных), на поверхностях тв. тел (гл. обр. на её неоднородностях) и на их дефектах (гетерогенное зарождение). При этом кристаллики «декорируют» дефекты и неоднородности.



Рис. 1. Зависимость работы А, требующей­ся для образования крист. агрегата, от его размера r.


Гомогенное зарождение в объёме чистой жидкости или газа возможно лишь при очень глубоких переохлаждениях. Критич. зародыш и вырастающий из него монокристалл могут (особенно при глубоких переохлаждениях) иметь ат. структуру, отличную от структу­ры термодинамически устойчивой ма­крофазы. Напр., Ga образует пять фаз, из к-рых устойчива только одна. С понижением темп-ры и с ростом пе­реохлаждения уменьшается работа образования зародыша, но одновременно падает и вязкость жидкости, а с нею и частота присоединения новых ч-ц к крист. агрегатам. Поэтому зависи­мость скорости зарождения от темп-ры имеет максимум (рис. 2). При низ­ких темп-pax подвижность ч-ц жидко­сти столь мала, что расплав твердеет, оставаясь аморфным (см. Стеклообраз­ное состояние).

Крупные совершенные монокри­сталлы выращивают из пересыщ. р-ров и перегретых расплавов, вво­дя в них небольшие затравочные кристаллики, не допуская само­произвольного зарождения. Наоборот, в металлургич. процессах стремятся получить макс. число зародышей и добиваются сильного переохлаждения расплава.



Рис. 2. Левая кривая — зависимость числа зародышей кристаллов глицерина, возни­кающих в 1 см³ расплава в ед. времени, от темп-ры; правая — то же для 1,2 см³ распла­ва пиперина.


Рост кристаллов. Из слабо переох­лаждённых паров, р-ров и, реже, из расплавов кристаллы растут в форме многогранников. Их наиб. развитые грани обычно имеют простые индексы кристаллографические, напр. для ал­маза это грани куба и октаэдра. В силу геом. соображений размер каждой грани, как правило, тем больше, чем



Рис. 3. Послойный рост паратолуидина из паров.


меньше скорость её роста. Т. к. ско­рость роста увеличивается с переох­лаждением по-разному для разных граней, то с изменением переохлажде­ния меняется и облик (габитус) кри­сталла. Рост граней простых индек­сов часто идёт послойно — незавер­шённые слои (ступени) движутся при росте по поверхности грани. Высота ступени (толщина слоя) колеблется

319


от долей мм до нсск. Å. На тонких двупреломляющих крист. пластин­ках ступени наблюдаются в поляризов. свете как границы областей разл. окраски (рис. 3). Тонкие ступени дви­жутся при росте быстрее толстых, догоняют их и сливаются с ними. В свою очередь, высокие ступени рас­щепляются на более низкие. Ступен­чатая структура поверхности сильно



Рис. 4а. Рост кристаллов на винтовой дисло­кации.



Рис. 4б. Форма ступени при спиральном росте.



Рис. 4в. Спиральный рост на грани (100) синтетич. алмаза.


зависит от условий роста (темп-ры, пересыщения, состава среды) и влия­ет на совершенство и форму кристалла. Напр., появление на кристаллах са­харозы высоких ступеней ведёт к за­хвату капелек маточного р-ра и рас­трескиванию кристаллов.

Если кристалл содержит винтовую дислокацию, то его рост происходит путём присоединения атомов к торцу ступени, оканчивающейся на дисло­кации (рис. 4, а). В результате крист. слой растёт, непрерывно накручива­ясь сам на себя, надстраивая кристалл (рис. 4, б, в). В этом случае заметная скорость роста кристалла наблюдается уже при малых отклонениях от рав­новесия (скорость роста пропорц. квад­рату переохлаждения).

В случае бездислокац. кристалла отложению каждого нового слоя долж­но предшествовать его зарождение. При малых отклонениях от равнове­сия новые слои зарождаются лишь около дефектов поверхности, а при больших отклонениях зарождение слоев возможно в любых точках по­верхности. При больших отклонениях от равновесия как в случае зароды­шевого, так и в случае дислокац. ме­ханизма скорость роста кристалла увеличивается с переохлаждением ли­нейно.

Ступени, расходящиеся по грани от дислокаций (возникающих на уко­лах, царапинах и др.), а при больших пересыщениях и от вершин кристалла, образуют остроконечные холмики роста. Поверхность растущей гра­ни целиком состоит из них. Склоны холмиков отклонены от грани на углы порядка неск. градусов, причём тем меньше, чем меньше пересыщение (см. Вициналъ).

Из расплава кристаллы (напр., боль­шинства металлов) часто растут не огранёнными, а округлыми. Округлые поверхности растут не послойно (тан­генциально), а нормально, когда при­соединение новых ч-ц к кристаллу происходит практически в любой точке его поверхности. Поверхности кри­сталлов", растущих послойно, атомно-гладкие. Это означает, что осн. масса возможных ат. положений в слое за­нята (рис. 5). Поверхности, растущие нормально, шероховатые. На них число вакансий и адсорбиров. ато­мов соизмеримо с полным числом воз­можных ат. положений (рис. 6). Пе­реход от атомно-гладких к шерохова­тым поверхностям должен иметь хар-р фазового перехода. Такой переход про­исходит, в частности, при изменении состава системы. Атомно-шероховатые поверхности, а часто и торцы сту­пеней на атомно-гладких поверхно­стях содержат множество изломов. На изломах атомы могут переходить в крист. фазу поодиночке, не объединя­ясь в агрегаты и потому не преодоле­вая связанных с этой коллективно­стью потенц. барьеров. Рост шерохо­ватой поверхности и ступеней обус­ловлен гл. обр. скоростью присоеди­нения отд. ч-ц к изломам. В результате скорости роста шероховатых поверх­ностей почти одинаковы во всех на­правлениях и форма растущего кристалла округлая; кристаллы с атомно-гладкими поверхностями растут послойно и образуют многогран­ники.

Заполнение каждого нового ат. ме­ста в кристалле происходит не сразу, а после многочисл. «проб и ошибок» — присоединений и отрывов атомов или молекул. Характерное число попы­ток на одно «прочное» присоединение тем больше, чем. меньше отклонение от равновесия. Вероятность появления неравновесных дефектов при К. по этой причине падает с ростом числа попыток, т. е. с уменьшением пересыщения. В р-рах и парах ч-цы диф­фундируют к изломам из объёма и по растущей поверхности. Состояние ад­сорбции — промежуточное при пере­ходе из объёма пересыщ. среды в объём кристалла. Скорость роста кристалла из р-ров определяется степенью лёг­кости отделения строит. ч-цы от моле­кулы или от ионов растворителя и пристройки их к изломам.



Рис. 5. Характерные положения атома на атомно-гладкой поверхности кристалла со ступенями: 1 — в торце ступени; 2 — на ступени; 3 — в изломе; 4 — на поверхности; 5 — в поверхностном слое кристалла; 6 — двухмерный зародыш на атомно-гладкой грани.



Рис. 6. Атомно-шероховатая поверхность (результат моделирования на ЭВМ).


Скорость роста из расплавов обусловлена лёгко­стью изменения относительных поло­жений соседних ч-ц жидкости.