Предлагаемая вниманию советского читателя книга профессора Кэмбриджского университета У. Вустера содержит описание экспериментальных работ, охватывающих основные разделы кристаллофизики и кристаллооптики. В книге отражен многолетний опыт работы коллектива сотрудников лаборатории кристаллофизики, руководимой автором. Основным достоинством книги является удачный выбор простых и наглядных экспериментов, иллюстрирующих основные принципы кристаллофизики — анизотропию физических свойств и их зависимость от симметрии кристаллов. Книга написана понятным языком и сопровождается большим количеством схем и рисунков. Отмеченные качества выгодно отличают книгу Вустера от ряда аналогичных (впрочем, весьма немногочисленных) изданий; можно думать, что предлагаемый перевод окажется полезным не только для студентов-физиков, но и для всех лиц, проводящих эксперименты с кристаллами.
Настоящий перевод выполнен с рукописи. С согласия автора в первоначально представленный текст рукописи было внесено небольшое число изменений, в основном редакционного характера, и дан ряд примечаний. Когда настоящая книга была уже в наборе, появилось английское издание (Experimental Crystal Physics, Oxford, At the Clarendon Press, 1957). Перевод был заново сверен с английским изданем и в него был внесен ряд исправлений. Следует отметить, что русское издание несколько полнее, например содержит главу 8, опущенную в английском издании.
В книге автор неоднократно делает ссылки на выпущенный им ранее теоретический курс кристаллофизики (W. А. Wooster, Text-book on Crystal Physics, Oxford, 1938). Чтобы облегчить пользование данным изданием, редакция сочла целесообразным поместить в конце книги Дополнение, написанное В. А. Копциком, об использовании тензорных методов в кристаллофизике. Список литературы дополнен ссылками на советские источники.
А. В. Шубников
ПРЕДИСЛОВИЕ
Изучение физических свойств кристаллов в течение многих лет представляло в основном лишь академический интерес, но в наше время кристаллофизика проникает во многие. отрасли чистой и прикладной науки. Так, без исследования некоторых физических свойств кристалла, указывающих на присутствие или отсутствие центра симметрии, кристаллу нельзя приписать определенную пространственную группу симметрии. Ценные сведения относительно структуры кристаллов могут быть получены путем исследования оптических и магнитных свойств кристаллов, построенных из сильно анизотропных (линейных или плоских) молекул. Для производства кристаллических резонаторов (фильтров и стабилизаторов частоты) необходимы точные исследования тепловых, диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих свойств кристаллов. Равным образом для изготовления постоянных магнитов весьма важно иметь сведения о магнитной анизотропии материала.
Кристаллофизика не является легким предметом, и лица приступающие к ее изучению, встречаются со множеством трудностей. Прочные знания по этому предмету едва ли могут быть приобретены путем одного лишь теоретического изучения. Необходима проработка экспериментального практикума по кристаллофизике, в котором студент знакомится с реальными кристаллами и сталкивается с факторами, ограничивающими точность экспериментальных измерений.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От редактора .............................................. 5
Предисловие ........................................."....... 7
Глава 1. Оптические свойства кристаллов .................... 9
§ 1. Введение........................................... 9
.*•:! § 2. Исследование прозрачных кристаллов................ 9
Метод Бекке........................................ 9
Метод Ван дер Колька..............................' 10
Призматический рефрактометр ....................... 11
Рефрактометр полного внутреннего отражения........ 14
Определение силы двупреломления по полосовым спектрам ..............•.. „•............................ 19
Определение силы двупреломления по интерференционным фигурам одноосных кристаллов в сходящемся
свете .................,.......................... 25
Определение силы двупреломления по интерференционным фигурам двухосных- кристаллов в сходящемся 31 свете Изучение вращения плоскости поляризации ... 35 § 3. Определение оптических констант прозрачных и непрозрачных тел в отраженном свете................... 39
. , Измерение интенсивности отраженного света при нормальном падении ................................. 40
; Определение показателей преломления и коэффициентов
поглощения непрозрачных кристаллов.............. 42
Изменение фазы при отражении ..................... 43
Прямое измерение показателя преломления и коэффициента поглощения..............................,... 44
Глава 2. Диамагнитные и парамагнитные свойства кристаллов 49
§ 1. Коэффициенты, определяющие свойства, описываемые
тензорами второго порядка ........................ 49
§ 2. Измерение абсолютных главных восприимчивостей в " '
. диамагнитных и парамагнитных кристаллах........ 51
;, § 3. Измерение относительных главных восприимчивостей 55
; § 4. Измерение магнитной анизотропии--............... 56
§ 5. Комбинация измерений главных значений анизотропии и : средней восприимчивости для определения абсолютных
, главных значений восприимчивости................ 62
Глава 3. Термические свойства кристаллов .........•......... 63 ,
§.1. Проводимость; изотермические поверхности --..... 6$ •
Измерение теплопроводности на плоскопараллельных >
пластинках....................................... л4 j
Измерение анизотропии проводимости ................ 69 »
§ 2. Измерение термоэлектродвижущих сил............... 75 <
§ 3. Измерения коэффициентов теплового расширения с по- , „
мощью рентгеновских лучей ....................... 76 "
Глава 4. Пластичность кристаллов........................... 82*'
§ 1. Основы пластической деформации................... §2
§ 2. Однородная деформация............................ 83
§ 3. Механическое двойникование -в кальците.........-- 85 ;
§ 4. Изучение скольжения в монокристаллах -кадмия ..... 87 :
Глава 5. Пьезоэлектричество кристаллов.........;'........... 90 j
§ 1. Коэффициенты, определяющие свойства, описываемые - ~ тензором третьего порядка, и их связь с симметрией " ,
кристалла ........................................ 90
§ 2. Статический метод измерения пьезоэлектрических модулей .............................................. 92
Приложение статического напряжения............... 92,
Электрическая схема ............................... 94
Порядок проведения эксперимента ................... »4^
Вычисление пьезоэлектрических модулей ............. 96
Вычисление емкости эталонного конденсатора ........ 91
Применение статического закручивания........... • • • 100
§ 3. Динамический метод измерения частоты колебаний
кварцевой пластинки.............................. Ю*
§ 4. Определение температурного коэффициента частоты квар-
цевого резонатора................................. 106
§ 5. Обнаружение пьезоэлектричества в кристаллах по * методу Гибе—Шейбе.............................. 1°?
и
Глава 6. Пироэлектричество кристаллов...................... Ml»
§ 1. Природа "пироэлектричества ......................... Н*
§ 2. Методы обнаружения пироэлектричества ............. Щ
Опыление дымом.................................... Jra
Охлаждение в жидком воздухе...................... *»М
Метод саморазряжающегося электрометра (метод Гогена) Ш,
Метод Мартина ..................................... ™<
§ 3. Баллистический метод измерения прироэлектрических it\ моментов (метод Мориса)
Глава 7. Упругость кристаллов
§ 1. Коэффициенты, определяющие свойства, описываемые тензором четвертого порядка, и их связь с симметрией кристалла ..............................•
§ 2. Измерение модулей Юнга методом изгиба кристаллической пластинки................................. 124
' Глава 8. Радиоактивные свойства кристаллов................. 132
<•'' § 1. Изучаемые типы излучения.......................... 132
§ 2. Электроскоп с золотым листочком как детектор а- и
/?-излучения ...................................... 132
Приложение. -Выращивание монокристаллов кадмия .......... 134
Литература................................................. 138
Дополнение. Некоторые вопросы феноменологической тензорной
кристаллофизики...................................... 141
1. Симметрия кристаллов................................ 143
2. Определение тензора.................................. 145
3. Тензорные уравнения................................. 146
4. Определение числа независимых констант кристалла ... 150
5. Зависимость физических свойств кристалла от направления ............................................;... 152
6. Связь между симметрией кристалла и симметрией его физических свойств ................................... 155
Литература--......................................... 158
Цена: 150руб.
