Фізичні властивості кристалів визначаються в основному двома факторами:
- природою хімічних елементів, що входять в їх склад;
- взаємним розташуванням вказаних елементів.
Крім цього велику роль відіграє тип кристалоструктурних зв’язків.
Найбільш характерні фізичні властивості кристалів наступні:
- Спайність. Здатність кристалів розколюватись по певних площинах
спайності, при цьому площини розколювання виходять дзеркально -гладкими.
Спайність добре виражена у слюди.
Розколювання кристалів зумовлене характером сил хімічного зв’язку, що діє
між певним площинним сітками.
- Твердість. Ступінь опору кристалу проникненню в нього іншого тіла.
Твердість характеризують шкалою Мооса. - Теплопровідність. В кристалі визначається його симетрією і залежить від
напрямку поширення. Теплопровідність кристалу може бути виражена
особливими фігурами - ізотермічними поверхнями. Часто теплопровідність
характеризують фігурами топлення. Форма фігур визначається симетрією
кристалу
Анізотропія теплопровідності знаходиться в прямій залежності від струкутри
кристалів. Максимальна теплопровідність спостерігається в тих напрямках, в
яких проявляються макисмальні сили зв’язку.
- Теплове розширення. При нагріванні кристали розширюються залежно від
напрямку. Відносна зміна довжини в певному напрямку називається коефіцієнтом
лінійного термічного розширення. Явище термічного розширення також має
анізотропію. При однаковому підвищенні температури КЛТР буде тим вищим,
чим менша сила зв’язку між іонами чи атомами.
- Магнітні властивості. Ступінь магнітності характеризується магнітним
сприйняттям. За цим показником кристали поділяються: діамагнітні,
парамагнітні, феромагнітні.
Діамагнітні і парамагнітні харатеризуються невисокими значеннями
магнітного сприйняття.
Феромагнітні мають високе значення маггнітного сприйняття.
Діамагнітні: кам’яна сіль, кальцит, лід.
Парамагнітні: берил, діоптаз, сидерит.
Феромагнітні: перехідні метали групи заліза, ферити нікелю, цинку,
кобальту, марганцю.
- Електричні властивості.
- електризація під дією механічного напруження називається
п’ єзоелектричність. - піроелектричність - виникнення елктричного заряду під дією коливань
температури (кристали турмаліну).
За величиною електропровідності кристали поділяються на: провідники,
напівпровідники, діелектрики.
Оптичні властивості кристалів
В світлових коливаннях розрізняють:
а) напрям поширення коливань, бо напрям поширення світлового променя;
б) напрям коливань (рис. 2).
При поширенні природнього світла коливання здійснюються у всіх
напрямках, перпендикулярних до напрямку поширення променю.
В поляризованому світлі , що використовується при оптичних дослідженнях
кристалів, коливання здійснюються в одній площині.
Площина, перпеендикулярна площині коливань, називається площиною
поляризації. Швидкість поширення світла визначається за формулою:
υ=λν,
де V — частота коливань світла; X - довжина хвилі світла.
Значення довжини хвиль (X) в повітря для характеристики
спектральних кольорів частини спектру
|
Колір |
X, мкм |
Колір |
X, мкм |
|
Фіолетовий |
400-430 |
Зелено-жовтий |
500-530 |
|
Синій |
430-480 |
Жовтий |
570-590 |
|
Блакитний |
480-500 |
Оранжевий |
590-630 |
|
Зелений |
500-530 |
Червоний |
630-670 |
Заломлення і відбивання світла.
В оптично ізотропних середовищах явище заломлення світла (рис. 3)
визначається тільки відношенням швидкостей світла в середовищі падіння О і в
середовищі заломлення О2 . Показник заломлення визначається за формулою:
u1 sini
n =----- =--------,
u2 sin r
де і — кут падіння світла; г - кут заломлення.
Увипадку, коли показник заломлення даного кристалу визначається відносно вакууму (чи повітря) такий показник називається абсолютним показником заломлення.
Промені що проходять через такі кристали є поляризованими і коливання в
них здійснюються у взаємно перпендикулярних напрямках. Вимірювання
покзали, що для кристалу ісландського шпату подвійна поверхня заломлення
представляє собою сферу із вписаному в неї еліпсоїдом обертання. Сферична
поверхня відповідає хвилі звичайного променя (о) , що поширюється у всі боки з
однаковою швидкістю; еліпсоїд обертання (сфероїд) відображає хвильову
поверхню незвичайного променя (е) , швидкість якого змінюється залежно від
напрямку. Відповідно показник заломлення звичайного променя буде п0 , а
незвичайного променя - пе .
Напрям в кристалі, вздовж якого світло проходить, не заломлюючись
подвійно, називається оптичною віссю.
В кристалах середніх сингоній існує одна оптична вісь, такі кристали
називаються оптично одноосними. Оптична вісь у них співпадає з віссю вищого
порядку.
Кристали нижчих сингоній оптично двоосні.
В кристалах середніх сингоній спостерігається два типи двійних
поверхностей заломлення: еліпсоїд обертання, вписаний в кулю, коли п0 > пе , і
куля, вписана в еліпсоїд обертання, коли пе> по . Перші кристали називаються
оптично одноосно від ’ємними, другі - оптично одноосно додатніми.
