|
|
О
с;
и
о.
лоток анергии, оставаясь в плоскости распространения, отклоняется от направления волновой нормали; имеет место каналированис энергии поверхностных волн, излучаемых точечным источником, и т. д. Скорость поверхностной волны, как правило, меньше фазовой скорости любой из объ╦мных волн, распространяющихся в том же направлении. Однако в кристаллах со значит, степенью анизотропии (даже в кристаллах высокой симметрии ≈ кубических и гексагональных) существуют срезы с особыми направлениями; по мере приближения направления распространения поверхностной волны к такому направлению возрастает глубина проникновения волны, скорость волны приближается к фазовой скорости VST медленной поперечной моды объ╦мных волн, и поверхностная полна превращается в линейно поляризованную объ╦мную волну (рис. о'). В то же вре-
U
о
о
X
и
к га
=; оз
CJ
о
510
Рис. 6. Скорости поверхностных коли при распространении их в плоскости (001) кристалла никеля: 1 ≈ поверхностшш волна рэлейвского типа, 2 ≈ ттсевдопо-верхностнан полна, FT и ST ≈ скорости быстрых и медленных КБа;шпоперечных волн.
[100] 10 20 3D 40 [110] Угол, град
мя вдоль особого направления может распространяться чисто рэлеевская поверхностная волка со скоростью, большей VST. Эта волна да╦т начало ветви псевдоповерхностных, или т. н. вытекающих, волн; при распространении вдоль направлений, отличных от особого, такие волны излучают в глубь кристалла объ╦мную волну. За счет излучения псевдоповерхностные волны при распространении затухают. Помимо рэлсевских и псевдоповсрхностных волн в ряде кристаллов распространяются поверхностные волны др. типов. В ньезо-электриках возможно распространение алектроакус-тич, сдвиговых волн (волн Блюштейна ≈ Гуляева), в магн> кристаллах существуют поверхностные магнито-упрузие волны, в т, ч. чистосдвиговые.
Поверхностные акустич. волны в кристаллич. подложках нашли широкое применение в совр. технике в качестве линий задержек, фильтров, устройств обработки информации и др.
Нелинейные акустические эффекты в кристаллах. Нелинейная К. исследует распространение и взаимодействие УЗ-волн конечной амплитуды в кристаллах. В кристаллах имеет место реш╦точный энгармонизм (см. Колебания кристаллической реш╦тки], описываемый соотношениями нелинейного Гука закона, но существуют и др. механизмы акустич, нелинейности. Они возникают за сч╦т взаимодействия упругих деформаций с разл. видами возбуждений кристалла. Так, в полупроводниках существенна электронная акустич. нелинейность, обусловленная нелинейной зависимостью концентрации носителей заряда от деформации, вызванной акустич. волной, в пьезоэлектрич. кристаллах значит, роль играют нелинейный пъезоэффект, элсктрострик-ция и т. п.
В кристаллах наблюдаются те же нелинейные эффекты, что и в изотропных телах: генерация гармоник, нелинейное поглощение, нелинейное взаимодействие волн с образованием волн суммарной и разностной частоты, в т. ч. комбинац. рассеяние звука на звуке, и т. д. Однако нелинейная акустика кристаллов отличается сложностью и многообразием этих эффектов. Существование трех ветвей акустич. колебаний увеличивает в кристаллах число видов нелинейного взаимодействия акустич. волн, разреш╦нных условиями фазового синхронизма. Возможность того или иного вида взаимодействия, а также его эффективность зависят от ориентации волновых нормалей взаимодействующих волн от-
носительно кристаллографпч. осей. Эффектно пость волнового взаимодействия в кристаллах связана со взаимным расположением взаимодействующих акустич. пучков. Она максимальна, когда совпадают направления лучей для всех волн, участвующих во взаимодействии. В кристаллах, однако, из-за различия фазовых и лучевых скоростей направления взаимодействующих пучков часто не совпадают даже при коллинеарности волновых векторов взаимодействующих, .волн,
Акустич. волны в кристаллах используют для создания УЗ- и гинерзвуковых линий задержки, резонаторов, разл. устройств ак уст о электроники п акустоопти-ки, для излучения и при╦ма УЗ-сигналов, измерений механич. деформаций и напряжений, измерений модулей упругости и др. физ. величин.
Лит,: Федоров Ф. П., Теория упругих, воли в кристаллах, М., 196fi; Mu sg rave М. J. P., Crystal acoualica. Introduction to the study of elastic waves and vibrations in crystals, S, F., 1970; Труалл Р., Эльба ум Ч., Ч и к Б., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972; Ф а р н и л л Д ж., Свойства упругих поверхностных воли, в кн.: Физическая акустики, под ред. У. М:кшна и Р. Терс-тона, пер. с англ., т. 6, М., 1973; A u I d В. A., Acoustic fields and waves in solids, v. 1≈2, N. Y, , 1973; Александров К. С., Акустическая кристаллография, в кн.: Проблемы современной кристаллографии, М., 11>7о; Сиротин Ю, II., Ш а с к о л ь с к а я М. П., Основы кристаллофизики, 2 изд., М., 1979; Б алан и рев М. 1ч., Г и: л л. н С к и и И. А., Волны в пьезокристаллах, НовосиО., 1982; Акустические кристаллы, под ред. М. П, Шаскольекой, М., 1982; Вольф Д ж., Баллистические тепловые импульсы в кристаллах, и км.: Филина за рубежом, пер. с англ., М., 1982; Л я м о в В. Е., Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн в кристаллах, М., 1983; К р а с и л ь н и-ков В. А,, Крылов В. В., Введение в физическую акустику, М,. 1984. В. М. Леешц Л. Л. Чериозатопский.
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ (от кристаллы п греч. grapho ≈ пишу, описываю) ≈ наука об атодшо-молекуляриом строении, симметрии, фпз. свойствах, образовании и росто кристаллов. Зародилась в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естеств. форму правильных многогранников. Как самостоят, наука К, существует с сер. 18 в. В 18 ≈ 19 вв. развивалась в тесной связи с минералогией как дисциплина, устанавливающая закономерности огранки кристаллов [Р. Гаюи (R. Haiiy), 1784]. Была разработана теория симметрии кристаллов ≈ их внеш. форм (А. В. Гадолин, 18Н7) и внутр. строения [О. Браке (A. Bravais), 1848; Е. С. Ф╦доров, 1890; А. Ш╦ифлис (A. Shoenflies), 1891]. Совокупность методов описания кристаллов и закономерности их ограиеция составляют содержание геометрической. К* На основе геом. К. возникла гипотеза об упорядоченном трбх-мерно-периодич. расположении в кристалле составляющих его частиц, в совр. понимании ≈ атомов и молекул, к-рые образуют кристаллическую реш╦тку, Матем. аппарат К. основан на дискретной геометрии, теории групп, тензорной исчислении и теории преобразований Фурье.
Исследования дифракции рентг. лучей в кристаллах [М. Лауэ {М. Lane), 1912] экспериментально подтвердили их периодич. реш╦тчатое строение. Первые рентгс-нографич. расшифровки атомной структуры кристаллов NaCl, алмаза, ZnS н др., осуществлю кны.е в 1913 У. Г. Брэггом (W. Н. Bragg) и У. Л. Брэггом (W. L, Bragg), положили начало стр уктурпон К, Изучение прохождения света через кристаллы позволило сформулировать закономерности анизотропии свойств кристаллов (см. Кристаллооптика.}. Дальнейшее изучение атомной структуры кристаллов связано с именами Л. Полинга (L. Pauling), В. Гольдшмпдта (V. Goldschmidt), Дж. Берпала (J. Bernal) и Н. В. Белова; исследование физ. свойств кристаллов и их роста ≈ с именами И. Н.Странского (I. N. Slranski), Г. В. Вуль-фа, А. В. Шубникова и др.
Для совр. К. характерны дальнейшее исследование атомной и дефектной структуры кристаллов, процессов их роста и поиск новых свойств кристаллов как единой комплексной проблемы, направленной на получение новых материалов с важными физ. свойствами. Резуль-
