2. Аморфні тіла
Крім кристалічних твердих тіл, є й аморфні . В аморфних тіл на відміну від кристалів немає точного порядку в розташуванні атомів. Тільки найближчі атоми-сусіди — розташовуються в деякому порядку. Проте точного повторення у всіх напрямках того самого елемента структури, характерного для кристалів, в аморфних тілах немає (рис.3).
Рис.3. Кристалічні та аморфні тіла
Часто те саме речовина може перебувати й у кристалічному, і в аморфному стані. Наприклад, кварц (Si2) може бути в кристалічній й аморфній формі (кремнезем). Кристалічну форму кварцу схематично зображують у вигляді решітки із правильних шестикутників. Аморфна структура кварцу також має вигляд решітки, але неправильної. Крім шестикутників, у ній бувають п'яти і семикутники .
Властивості аморфних тел. Всі аморфні тіла ізотропні, їхні фізичні властивості однакові у всіх напрямках. До аморфних тіл належать скло, багато пластмас, смола, каніфоль, цукровий льодяник й ін.
Під зовнішнім впливом аморфні тіла проявляють одночасно пружні властивості, подібно твердим тілам, і плинність, подібно рідинам. У випадку короткочасної дії (удару) вони поводяться як тверде тіло й від сильного удару розколюються на шматки. Але в процесі тривалої дії аморфні тіла течуть. Так, наприклад, шматок смоли поступово розтікається по твердій поверхні. Атоми або молекули аморфних тіл, як і молекули рідини, мають певний час «осілого життя» — час коливань біля положення рівноваги. Проте на відміну від рідин цей час у них досить великий. Щодо цього аморфні тіла наближаються до кристалічних, оскільки перескоки атомів з одного положення рівноваги в інше відбуваються рідко. При низьких температурах аморфні тіла своїми властивостями нагадують тверді тіла. Плинності в них немає. Але з підвищенням температури вони поступово розм'якшуються і їхні властивості усе більше наближаються до властивостей рідин. Це пояснюється тим, що з підвищенням температури стають частіше перескоки атомів з одного положення рівноваги в інше. Певної температури плавлення аморфні тіла не мають.
Фізика твердого тіла. Людство завжди використало й буде використати тверді тіла. Але якщо раніше фізика твердого тіла не встигала за розвитком технології, що заснована на безпосередньому досвіді, те тепер положення змінилося. Теоретичні дослідження приводять до створення твердих тіл, властивості яких незвичайні й добути які методом «спроб і помилок» було б неможливо. Створення таких пристроїв, як транзистори, яскравий приклад того, як розуміння структури твердих тіл привело до революції у всій радіотехніці.
Створення матеріалів із заданими механічними, магнітними, електричними й іншими властивостями — один з основних напрямків сучасної фізики твердого тіла. Приблизно половина фізиків миру працює нині в області фізики твердого тіла.
3. Деформація. Види деформацій твердих тіл
Деформація твердого тіла. Деформацією називається зміна форми або об'єму тіла.
Деформація виникає тоді, коли переміщення різних частин тіла неоднакове. Так, якщо гумовий шнур розтягти за кінці, то частини шнура змістяться одна щодо однієї, шнур стане деформованим — довгим (і тоншим).
Деформації, які повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пружними. Пружну деформацію має, наприклад, пружина, що відновлює свою початкову форму після того, як снять вантаж, підвішений до її кінця.
Деформації, які не зникають після припинення дії зовнішніх сил, називаються пластичними. Пластичної деформації навіть при невеликих (але не короткочасних) зусиллях піддаються віск, пластилін, глина, свинець.
Будь-які деформації твердих тіл зводяться до двох видів: розтягання (або стиску) і зсуву.