конденсированная среда что такое

Физика конденсированных сред

Фи́зика конденси́рованного состояния — большая ветвь физики, изучающая поведение сложных систем (то есть систем с большим числом степеней свободы) с сильной связью. Принципиальная особенность эволюции таких систем заключается в том, что её (эволюцию всей системы) не удается «разделить» на эволюцию отдельных частиц. «Разбираться» приходится со всей системой в целом. Как результат, часто вместо движения отдельных частиц приходится рассматривать коллективные колебания. При квантовом описании, эти коллективные степени свободы становятся квазичастицами.

Физика конденсированных сред — богатейшая область физики, как с точки зрения математических моделей, так и с точки зрения приложений к реальности. Конденсированные среды с самыми разнообразными свойствами встречаются повсюду: обычные жидкости, кристаллы и аморфные тела, материалы со сложной внутренней структурой (к которым относятся и мягкие конденсированные среды), квантовые жидкости (электронная жидкость в металлах, нейтронная — в нейтринных звездах, сверхтекучие среды, атомные ядра), спиновые цепочки, магнитные моменты, сложные сети и т. д. Часто их свойства бывают столь сложны и многогранны, что приходится предварительно рассматривать их упрощенные математические модели. В результате поиск и исследование точно решаемых математических моделей конденсированных сред стал одним из наиболее активных направлений в физике конденсированных сред.

Основные области исследования:

Полезное

Смотреть что такое «Физика конденсированных сред» в других словарях:

Физика конденсированного состояния — Физика конденсированного состояния большая ветвь физики, изучающая поведение сложных систем (то есть систем с большим числом степеней свободы) с сильной связью. Принципиальная особенность эволюции таких систем заключается в том, что её… … Википедия

Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия

ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия

ФИЗИКА — (греч. ta physika от physis природа), наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам физика подразделяется на физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул,… … Большой Энциклопедический словарь

Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия

физика — и; ж. [от греч. physis природа] 1. Наука, изучающая общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Теоретическая ф. // Учебный предмет, излагающий эту науку. Учитель физики. 2. чего. Строение, общие… … Энциклопедический словарь

Физика — (гр. природа) наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам подразделяется на физику: элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т.д. К… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов

ФИЗИКА — (греч. ta physika, от physis природа), наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства материального мира. По изучаемым объектам подразделяется на Ф. элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, тв. тела, плазмы и … Естествознание. Энциклопедический словарь

Статистическая физика — Статистическая физика … Википедия

Квантовая физика — Коллайдер Теватрон и кольца Главного инжектора Квантовая физика раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово механические и квантово полевые системы и законы их движения. Основные законы кванто … Википедия

Источник

Наука

This wiki’s URL has been migrated to the primary fandom.com domain.Read more here

Физика конденсированных сред

Фи́зика конденси́рованных сред — большая ветвь физики, изучающая поведение сложных систем (т.е. систем с большим числом степеней свободы) с сильной связью. Принципиальная особенность эволюции таких систем заключается в том, что её (эволюцию всей системы) не удается «разделить» на эволюцию отдельных частиц. «Разбираться» приходится со всей системой в целом. Как результат, часто вместо движения отдельных частиц приходится рассматривать коллективные колебания. При квантовом описании, эти коллективные степени свободы становятся квазичастицами.

Физика конденсированных сред — богатейшая область физики, как с точки зрения математических моделей, так и с точки зрения приложений к реальности. Конденсированные среды с самыми разнообразными свойствами встречаются повсюду: обычные жидкости, кристаллы и аморфные тела, материалы со сложной внутренней структурой (к которым относятся и мягкие конденсированные среды), квантовые жидкости (электронная жидкость в металлах, нейтронная — в нейтринных звездах, сверхтекучие среды, атомные ядра), спиновые цепочки, магнитные моменты, сложные сети и т. д. Часто их свойства бывают столь сложны и многогранны, что приходится предварительно рассматривать их упрощенные математические модели. В результате поиск и исследование точно решаемых математических моделей конденсированных сред стал одним из наиболее активных направлений в физике конденсированных сред.

Основные области исследования:

ar:فيزياء المواد المكثفة bg:Физика на кондензираната материя cs:Fyzika kondenzovaného stavu da:Faststoffysik de:Kondensierte Materie en:Condensed matter physics es:Física de la materia condensada eu:Materia kondentsatuaren fisika fa:فیزیک ماده چگال fi:Tiiviin aineen fysiikka fr:Physique de la matière condensée gl:Física da materia condensada id:Fisika benda kondensi is:Þétteðlisfræði it:Fisica della materia condensata ja:物性物理学 ko:응집물질물리학 no:Kondenserte fasers fysikk pt:Física da matéria condensada ro:Fizica materiei condensate simple:Condensed matter physics sv:Fasta tillståndets fysik tl:Pisika ng kondensadong materya zh:凝聚态物理学

Источник

Конденсированная среда что такое

Почему физика конденсированных сред такая интересная и активная область исследований? Дело в том, что из-за того, что движение каждой отдельной частицы в конденсированной среде сильно скоррелировано с движением многих соседей; уравнения, описывающие движение частиц, сильно «переплетены» между собой. У вас не получится, например, решить сначала уравнение движения первой частицы, потом второй и т.д. Решать надо сразу все уравнения движения, для миллиардов, квинтиллионов и т.д. отдельных частиц. Такие системы уравнений не то, чтобы решить, а даже представить себе непросто.

Такая ситуация нагоняет уныние, не правда ли? Но теорфизики народ изобратательный, и потихоньку они научились описывать такие невообразимо сложные на первый взгляд системы. (На самом деле, по моему мнению, осознание этого тупика и попытки выйти из него и являются моментом рождения настоящей теоретической физики; но об этом я напишу как-нибудь позже.)

А давайте взглянем совсем по-другому на то, из чего состоит кристалл, как он живет. Колебания отдельных атомов это какой-то не очень удобный способ говорить о жизни кристаллов. А вот если говорить об определенных согласованных колебаниях всех частиц сразу фононах когда движение всей кристаллической решетки напонимает бегущую синусоидальную волну, то все становится поразительно просто. Отдельные фононы, оказывается, живут независимой жизнью: они могут «бегать» по кристаллу долгое время, проходить друг сквозь друга. И значит, уравнения, описывающие каждый отдельный фонон, решаются независимо и потому влет.

Конечно, это все справедливо для идеального кристалла, когда решетка строго периодическая, когда нет дефектов, когда границы кристалла не влияют на его внутреннюю жизнь, и наконец, когда колебания можно считать линейными (что влечет за собой невзаимодействие фононов). Реальные кристаллы не такие, и потому описанные выше свойства для него выполняются не строго, а лишь приближенно. Но и это бывает вполне достаточно, чтобы объяснить многие явления, происходящие в кристалле.

Безусловно, можно возразить, что, мол, в реальности-то у нас есть колебания атомов, а никакие не фононы. Но, скажем, при описании термодинамических свойств кристалла проще всего его воспринимать именно как газ фононов. И мне, честно говоря, неизвестно, можно ли построить всю статфизику кристалла, ни разу не обращаясь к концепции фононов.

На самом деле, переход от отдельных атомов к фононам, есть ничто иное, как преобразование Фурье от координат к (квази)импульсам. Просто оказывается, что в импульсном представлении кристалл выглядит намного проще, чем в координатном.

Источник

Глава 1
ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ЭЛЕМЕНТЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ

1.1. Классификация конденсированных сред

Из агрегатных состояний вещества два − жидкое и твердое − называются конденсированными. В обоих состояниях тела представляют собой совокупности сильно взаимодействующих частиц (атомов, электронов, ядер и т. д.). Межатомные расстояния в этих телах устанавливаются так, чтобы силы притяжения и отталкивания были уравновешены. Поэтому конденсированные системы оказывают большое сопротивление изменению объема. Те из них, которые, кроме этого, оказывают сильное сопротивление изменению формы, называют твердыми системами, или твердыми телами. Жидкости легко меняют форму, но не объем. На границе между жидкими и твердыми телами находятся аморфные материалы, которые сохраняют форму длительное, но не бесконечно долгое время.

Более детальная классификация конденсированных сред может быть проведена на основе представлений о характере взаимного расположения составляющих их частиц. Для выяснения структурных закономерностей, возникающих при конденсации системы частиц, предложим модель, основывающуюся на представлении о системе, состоящей из абсолютно несжимаемых и не притягивающихся друг к другу шаров [55].

Рис. 1.1. Потенциальная энергия двух несжимаемых,
непритягивающихся шаров радиуса R

Рис. 1.2. Двумерные диаграммы систем круглых и квадратных частиц ( ; ; имеет минимальное значение, равное 1)

Структурный переход от газа к жидкости можно осуществить непрерывно, путем одновременного сжатия по всему объему газа. При достаточно большом уплотнении любой системы несжимаемых частиц в ней возникает особенность, обусловленная закономерностью в расположении ближайших соседей. Центры таких частиц будут отстоять друг от друга на расстояниях, приблизительно равных диаметру частиц. Эта структурная закономерность, или корреляция, носит название ближнего порядка. Корреляция в расположении первых соседей вызовет корреляцию в расположении вторых и ряда следующих соседей. Однако некоторый разброс в относительном расположении частиц с увеличением расстояния между ними уменьшает степень корреляции при удалении от какой-либо частицы системы, принятой в качестве исходной. Радиус области ближнего порядка, или радиус корреляции, определяет степень неупорядоченности структуры. В жидкостях и аморфных телах этот радиус обычно составляет несколько межатомных расстояний.

Ближний порядок является отличительным признаком конденсированной системы и отсутствует в разреженном газе. В газе, сжатом до плотности жидкости или стекла, даже при температурах выше критической, возникает ближний порядок. Ближний порядок есть следствие несжимаемости частиц, т. е. геометрии, обусловленной силами отталкивания. Характеристикой неупорядоченной структуры является функция распределения частиц, которую мы рассмотрим ниже в применении к аморфным телам.

Упорядоченная система, соответствующая некоторому закону периодичности, обладает строгой корреляцией в расположении как близких, так и сколь угодно удаленных друг от друга частиц. Это свойство системы частиц называется дальним порядком. Конденсированная система с дальним порядком представляет собой идеальный кристалл. В системе координат, связанной с кристаллической структурой, можно точно указать координаты всех ее узловых точек, положение которых определяет положение элементов структуры (атомов, молекул, групп атомов).

Источник

Физика конденсированного состояния

Фи́зика конденси́рованного состояния — большая ветвь физики, изучающая поведение сложных систем (то есть систем с большим числом степеней свободы) с сильной связью. Принципиальная особенность эволюции таких систем заключается в том, что её (эволюцию всей системы) не удается «разделить» на эволюцию отдельных частиц. «Разбираться» приходится со всей системой в целом. Как результат, часто вместо движения отдельных частиц приходится рассматривать коллективные колебания. При квантовом описании, эти коллективные степени свободы становятся квазичастицами.

Физика конденсированных сред — богатейшая область физики, как с точки зрения математических моделей, так и с точки зрения приложений к реальности. Конденсированные среды с самыми разнообразными свойствами встречаются повсюду: обычные жидкости, кристаллы и аморфные тела, материалы со сложной внутренней структурой (к которым относятся и мягкие конденсированные среды), квантовые жидкости (электронная жидкость в металлах, нейтронная — в нейтронных звездах, сверхтекучие среды, атомные ядра), спиновые цепочки, магнитные моменты, сложные сети и т. д. Часто их свойства бывают столь сложны и многогранны, что приходится предварительно рассматривать их упрощенные математические модели. В результате поиск и исследование точно решаемых математических моделей конденсированных сред стал одним из наиболее активных направлений в физике конденсированных сред.

Основные области исследования:

Геометрическая оптика • Физическая оптика • Волновая оптика • Квантовая оптика • Нелинейная оптика • Теория испускания света • Теория взаимодействия света с веществом • Спектроскопия • Лазерная оптика • Фотометрия • Физиологическая оптика • Оптоэлектроника • Оптические приборы
Смежные направления	Акустооптика • Кристаллооптика

Общая (физическая) акустика • Геометрическая акустика • Психоакустика • Биоакустика • Электроакустика • Гидроакустика • Ультразвуковая акустика • Квантовая акустика (акустоэлектроника) • Акустическая фонетика (Акустика речи)
Прикладная акустика	Архитектурная акустика (Строительная акустика) • Аэроакустика • Музыкальная акустика • Акустика транспорта • Медицинская акустика • Цифровая акустика
Смежные направления	Акустооптика

Полезное

Смотреть что такое «Физика конденсированного состояния» в других словарях:

Физика жидкостей — (физика жидкого состояния вещества) раздел физики, в котором изучаются механические и физические свойства жидкостей. Статистическая теория жидкостей является разделом статистической физики. Важнейшим результатом является вывод уравнений… … Википедия

Физика гиперядер — Физика гиперядер раздел физики на стыке ядерной физики и физики элементарных частиц, в котором предметом исследования выступают ядроподобные системы, содержащие кроме протонов и нейтронов другие элементарные частицы гипероны. Также… … Википедия

Физика ускорителей — раздел физики, изучающий динамику частиц в ускорителях, а также многочисленные технические задачи, связанные с сооружением и эксплуатацией ускорителей частиц. Физика ускорителей включает в себя вопросы, связанные с получением и накоплением частиц … Википедия

Физика твердого тела — Физика кристаллов Кристалл кристаллография Кристаллическая решётка Типы кристаллических решёток Дифракция в кристаллах Обратная решётка Ячейка Вигнера Зейтца Зона Бриллюэна Структурный фактор базиса Атомный фактор рассеяния Типы связей в… … Википедия

Физика твёрдого тела — Физика твёрдого тела раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомарного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики.… … Википедия

Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия

Физика элементарных частиц — (ФЭЧ), часто называемая также физикой высоких энергий или субъядерной физикой раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия. Содержание 1 Теоретическая ФЭЧ … Википедия

Физика атомов и молекул — Физика атомов и молекул раздел физики, изучающий внутреннее строение и физические свойства атомов, молекул и их более сложных объединений (кластеров), включая их возбужденные, ионизированные, эксимерные и другие слабосвязанные формы как… … Википедия

Физика плазмы — Физика плазмы раздел физики, изучающий свойства и поведение плазмы, в частности, в магнитных полях. Для физики плотной плазмы справедливо утверждение, что её можно считать подразделом физики сплошных сред, так как при исследовании плотной… … Википедия

Физика сплошных сред — раздел физики, изучающий макроскопические свойства систем, состоящих из очень большого числа частиц. В отличие от статистической физики и термодинамики, которые изучают внутреннее строение тел, физику сплошных сред интересуют, как правило, лишь… … Википедия

Источник