FYZIKA A CHEMIE KONDENZOVANÝCH LÁTEK

S APLIKACEMI  1

(TEORETICKÉ ZÁKLADY MATERIÁLOVÉ TECHNOLOGIE)

 

Lubomír SODOMKA, Jaroslav FIALA

 

                             

                    

ADHESIV  Liberec 2003

FYZIKA A CHEMIE KONDENZOVANÝCH LÁTEK

S APLIKACEMI  2

(TEORETICKÉ ZÁKLADY MATERIÁLOVÉ TECHNOLOGIE)

 

Lubomír SODOMKA, Jaroslav FIALA

 

 

 

 

          


ADHESIV  Liberec 2003

Nápisy na hřbet

 

 

Lubomír SODOMKA    Fyzika a chemie kondenzovaných látek

Jaroslav FIALA              s aplikacemi   1     

 

 

 

Lubomír SODOMKA    Fyzika a chemie kondenzovaných látek

Jaroslav FIALA              s aplikacemi   2     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SODOMKA Lubomír prof.RNDr.Ing., DrSc, MDFABI nar. 29.7.1930 Hlinsko v Čechách

 Otec František textilní technický úředník pracoval v textilní továrně na koberce. Matka Marie pracovala v domácnosti. u sourozenců (strýců a tet) z otcovy strany. Do obecné (základní) školy začal chodil v šesti letech v roce 1936. Z Měšťanské školy v roce 1943 přestoupil po vykonání přijímací zkoušky na reálné gymnázium v Chotěboři. Maturitu složil s vyznamenáním v roce 1949. Po maturitě v roce 1949 nastoupil ke studiu matematiky a fyziky na Přírodovědeckou fakultu KU v Praze, která se později rozdělila, takže pokračoval na Matematicko-fyzikální fakultě (MFF). První dva ročníky absolvoval s vynikajícím prospěchem a pobíral prospěchové stipendium. Na počátku roku 1951 mu byl zrušen odklad vojny , musel přerušit studium odešel do oddílu PTP, zprvu na stavební práci, pak byl převelen na práci do dolů na Ostravsko.  Diplomovou práci  „Studium teplotních kmitů cínu rentgenovou difrakcí“ vypracoval pod vedením Dr.J.Šedivého za konzultace Dr H.Šípové (Šíchové). Obdobnou praxi z rentgenové dfiraktografie vykonával u prof.A.Kochanovské na tehdejším Ústavu technické fyziky vedeného prof.J.Bačkovským. Na ústavu pracovalo mnoho nadšenců v rentgenové difraktografii mezi jinými i Dr.V.Syneček a Dr. Simerská , jejichž hluboké znalosti inspirovaly k této práci. Po ukončení studia na MFF nastoupil jako asistent fyziky na Vysokou školu strojní v Liberci, která se postupně přejmenovala na Vysokou školu strojní a textilní a dnes na Technickou univerzitu. Zde  kromě výuky fyziky pracoval zprvu v rentgenové difraktografii, zvláště na vývoji různých zařízení pro tuto techniku. To bylo podmíněno přítomností vynikajícího jemného mechanika a optika B.Kubrichta, který tyto přístroje ve spolupráci s vývojovými dílnami VŠST a technika A.Kleprlíka přístroje vytvořili a vyzkoušeli . Kromě soupravy difrakčních komůrek byl vyvinut i texturní a topografický difraktometr a  pořízeny první snímky poruch v monokrystalech křemene nazvané komety. Od roku 1959  byl přijat na aspiranturu u prof. Kochanovské a vyhledával téma disertace. Disertace byla vypracována na téma „Vliv mletí na strukturu a poruchy v sirníku zinečnatém aktivovaném manganem“. Tím přešel na interdisciplinaritu s luminiscencí, elektroluminiscencí a z ní vyplývající mechanoluminiscencí, ve které se stal předním odborníkem. Postupně přešel i na laserovou techniku a technologii, kterou zaměřil na studium textilních struktur. V roce 1960/61 byl na stáži v SSSR v Moskvě na Lomonosově univerzitě a fyzikální fakultě. Zde pracoval pod vedením M.M.Umanského, G.S.Ždanova, prof. Pinskera a dalších. Na Ústavu krystalografie pak prováděl snímky krystalu křemene Langovou topografii spolu s dr. Miuskovem a studoval strukturu povrchově vodivých skel elektronovou difrakcí. Největších vědeckých úspěchů dosáhl v mechanoluminiscenci, aplikací laserů a akustické emise na strukturu textilií. V roce 1970 získal stipendium A.v.Humboldtovy nadace. Výjezd mu však nebyl povolen. V roce 1990 získal od této nadace tříměsíční stipendium útěchy. To strávil na TU v Karlsruhe na ústavu Techniky chemie, kde pracoval na uhlíkových vláknech a jejich adheze k epoxidové pryskyřici. V tomto ústavu došlo vytvoření syntézy čpavku a získání NC za chemii Haberem a Boschem. Od roku 1994 do roku 1999 získával každoročně titul „Muž roku“ udělovaný za publikační činnost Americkým Bibliografickým Ústavem (ABI). Kromě toho mu byl udělen titul FABI a MDFABI. Jeho činnost byla hodnocena i uvedením do knih „KDO JE KDO“ vydávaných v ČR (viz Kdo je kdo, Agentura Kdo je kdo Praha 1998 str. 546). Během své pedagogické a vědecko výzkumné činnosti zveřejnil odborné i pedagogické knihy, skripta, články v tuzemských i zahraničních časopisech a přeložil odborné knihy. Z původních knih lze uvést „Struktura a vlastnosti pevných látek“ SNTL Praha 1967 a její překlad „Structure and properties of solids“, monografii, která byla první toho druhu na světě „Mechanoluminiscence a je použití“, Academia, Praha 1985, překlady z ruštiny a angličtiny. Podrobnější seznam publikací lze najít na internetových stránkách http://www.sweb.cz/lubomirsodomka nebo WWW.seznam.cz/Sodomka/lubomír. V poslední době úspěšně publikoval politické komentáře a psal populárněvědecké články, které zaznamenaly dobrý ohlas. V současné době se věnuje řešení grantu „Anizotropie mechanických vlastností textilií“ jako je modul v tahu a vlastnost textilií nazývaná splývavost. Přednáší na KOD TU Liberec výběrovou přednášku „Nekonvenční metody spojování a oddělování textilií“, vede diplomové a doktorské práce. Organizoval několik mezinárodních konferencí a intenzivně spolupracoval s podniky při řešení významných úloh praxe, jako byly práce na elektronovém mikroskopu, na struktuře karbidu křemíku, struktury a vláknové orientace roun a stuh v dopřádacích rotorech, měření výchylek sonotrod ultrazvukových svářeček, měření otáček dopřádacích rotorů a dalších. V pedagogické práci mimo jiné vychoval na stovky diplomantů. V poslední době vedl 8 diplomových prací, při kterých se podařilo udělat několik objevů spolu s diplomanty, tzv. plisé jev na tkaninách a foliích a podélné a příčné proužkování deformovaných polyethylenových folií. V roce 2002 se zúčastníl Mezinárodní konference o akustické emisi se třemi referáty, konference fyziků s referátem „Textilní fyzika“ a konference Strutex se šesti referáty. V roce 2002 vydal knižní publikace „Fyzika kondenzovaných látek“ a učební text pro studenty TU v Liberci „Struktura, vlastnosti, diagnostika a nové technologie oddělování, spojování a pojení textilií“. V současné době vede výzkum na téma „Anizotropie textilií“ ve spolupráci se studenty a spolupracovníky KOD FT TU v Liberci v grantu uděleném GAČR pod číslem 106/01-0387 pro roky 2001 až 2003. Vede doktorantku ing.L.Váňovou.

Publikace Kronika Nobelových cen je pokračováním předchozí „Nobelovy ceny za fyziku“ SetOut Praha 1997. Byla vydána ve dvou dílech Kronika Nobelových cen I a II Adhesiv 2002,2003

Předkládaná publikace autora vznikla na základě více než desetileté zkušenosti s přednáškami podobného obsahu jako je  Struktura vlástnosti, diagnostika a nové technologie oddělování, spojování a pojení textilií. Je pokračováním publikací Fyzika kondenzovaných látek I, II,III , s doplněním a aktualizací nových výsledků a objevů, zvláště pak ve větším rozsahu s doplňky prof.J.Fialy a aplikacemi na technologii materiálů.

 

 

 

FIALA, Jaroslav prof., RNDr.,CSc., FEng , narozen 1940 v Bukurešti, Rumunsko

Vystudoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy v Praze (1962) se zaměřením na fyziku pevných látek. Pak nastoupil do Škodových závodů v Plzni, kde působil až do roku 2000. Nyní pracuje na výzkumném centru „Nové technologie „ při západočeské univerzitě v Plzni a je vedoucím katedry materiálů a strojírenské technologie  na strojní fakultě této univerzity. Kromě toho působí na Vysoké  báňské , Technické univerzitě v Ostravě. , kde se roku 1993 habilitoval  a v roce 1997 byl jmenován profesorem v oboru materiálového inženýrství.

Celý život se zabývá studiem struktury materiálů užitím difrakce rentgenového záření. Je autorem více než 80 článků v časopisech a na 300 dalších publikací.Jeho práce byly citovány více než 140kráte. Je členem international Centre for Diffraction Data V Pennsylvanii USA, zakládajícím členem , místopředsedou Krystalografické společnosti a členem výboru pro nedestruktivní testování materiálů Inženýrské akademie České republiky.

 

 

 

O knize  Fyzika a chemie kondenzovaných látek s aplikacemi

Autoři Lubomír SODOMKA a Jaroslav FIALA jsou vysokoškolští profesoři, kteří se zbývají po celou dobu vědecké kariéry kondenzovanými látkami a jejich aplikacemi (viz životopisy).

Kniha vznikla na základě dlouholetých zkušeností s přednáškami v oboru materiálového inženýrství, fyziky pevných látek a textilních aplikací.

Kniha má dva díly první a druhý zhruba po 500 stranách. V prvním díle jsou uvedeny základy fyziky pevných látek s dosud známými jevy a vlastnostmi a jejich aplikacemi.Čtenář v ní najde  v ní zpracovány  difúzi, skla, polymery a kompozity , fyziku a chemii uhlíku, kapalné krystaly, základy elektronové a pásové teorie, supravodivost, luminiscenci, se zvláštním důrazem na méně známé mechanoluminiscenci, krystaloluminiscenci a mechanoemisi, dielektrické, magnetické a optické vlastnosti kondenzovaných látek a lasery v kondenzovaných látkách.

Druhý díl je zaměřen na kapaliny, povrchové vlastnosti kondenzovaných látek, nejdeme v něm i Boseovy-Einsteinovy kondenzáty, adhezi v kondenzovaných látkách, vrchol kondenzovaných látek, kterými jsou biomateriály a následuje celá řada technických aplikací jako jsou krystalizace, slínování (sintrování) , fázové přeměny v materiálech a základy materiálové fyziky a chemie. Je připojena i kapitola a méně známých materiálech , kterými jsou textilie, jejich struktura a postavení v kompozitech.

Kniha by měla být srozumitelná pro všechny pracovníky v technologických materiálových oborech a měla by pro tyto obory tvořit teoretický základ.

Lze ji doporučit i pro pedagogické fakulty, pro všechny typy vysokých škol se zaměřením technolgie materiálu a materiálovým inženýrstvím. Má být přístupná i pro všechny zájemce o fyziku a chemii materiálů. Lze ji užívat i pro průmyslové školy s chemickým, strojítenským a textilním zaměřením.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FYZIKA A CHEMIE KONDENZOVANÝCH LÁTEK S APLIKACEMI  1

 

Prof.RNDr.Ing  Lubomír SODOMKA, DrSc, MDFABI

Prof. RNDr. Jaroslav FIALA, CSc., Eeng

 

Texty lektorovali po částech

Prof.RNDr. Pavel LUKÁČ,DrSc

Prof. RNDr.Miroslav SVOBODA, CSc

Prof. RNDr. Miroslav MÁCA. , CSc

Doc. Oldřich LEPIL, CSc

RNDr.Bohuslav CHARVÁT

 

Redakčně upravili : L.Sodomka, J.Fiala

 

Odborná redakce : Lubomír.SODOMKA

Technická redakce: Ludvika ŽELINOVÁ

 

1. VYDÁNÍ

 

Publikace vznikla za   finanční podpory  a odborné spolupráce Výzkumného centra Západočeské univerzity „Nové technologie“  v projektu výzkumu a vývoje č. LNOOB084 

 

 

 Vydal   ADHESIV, Liberec 2003

 

Vytiskl: Vysokoškolský podnik s.r.o., Komenského 2, Liberec 2003

 

©  Lubomír Sodomka, Jaroslav Fiala

 

 

 

 

ISBN

 

ČAROVÝ KOD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lubomír SODOMKA

Jaroslav FIALA

 

FYZIKA A CHEMIE KONDENZOVANÝCH LÁTEK S APLIKACEMI  1

(Teoretické základy nových technologií)

 

                                                                                                                            2

Vydal ADHESIV , Horská 16, 46014, Liberec 14,CR, l.sodomka@quick.cz

 

 

Obálku navrhl a částečně zpracoval Lubomír.Sodomka, elektronicky zpracoval Petr Horníček

 

Odborná redakce :Lubomír SODOMKA

 

Technická redakce: Ludvika ŽELINOVÁ

 

 

První vydání

 

Vytiskl Vysokoškolský podnik s.r.o  Liberec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O B S A H

 

Díl první             

PŘEDMLUVA

0                      ÚVOD                                                                                                                           

0.1                  Z historie fyzikálně technických věd

0.2                                     Z historie fyziky jkondenzovaných látek

0.2.1                Z historie pevných látek

0.2.2               Struktura a vlastnosti pevných látek                                                                  

0.3                  Laureáti NC a jejich objevy související s rozvojem FKLA

0.4                  Literatura                                                                                                           

 

1.                    ATomová struktura pevných látek              

 

1.1.                                   Periodická stavba pevných látek                                                                      

1.1.1.                             Amorfní a krystalické látky                                                                  

1.1.2.                             Základní pojmy krystalografie                                     

1.1.3                Reciproká mřížka                                                                                            

1.2                   Souměrnost krystalů                                                                                      

1.2.1                Makroskopická souměrnost                                                                          

1.2.2                               Krystalografické soustavy                                                                                

1.2.3                               Mikroskopická souměrnost                                                                             

1.2.4                               Krystaly vzniklé těsným uspořádáním atomů

1.2.5                               Vazbové síly a vazby v pevných látkách                                             

1.2.5.1                         Molekulární (van der Waalsovy) síly                                       

1.2.5.2                         Coulombovské síly                                                                

1.2.5.3                         Výměnné síly                                                             

1.2.5.4                         Odpudivé síly                                                                                    

1.2.5.5                         Vodíková vazba (vodíkový můstek)                                                                 

1.3                   Příklady krystalových struktur (Fiala)  

1.3                                     Problémy                                                                                                        

1.4                                      

1.5                                     Literatura                                                                                                        

2                      PORUCHY V PEVNÝCH LÁTKÁCH                                                                   

2.1.                  Bodové poruchy                                                                                              

2.1.1                Elektronové poruchy                                                                                       

2.1.1.1                         Plazmony                                                                                                        

2.1.1.2             Cyklotrony, helikony, magnony                                                                        

2.1.2                Fotony                                                                                                            

2.1.3                Atomové poruchy                                                                                           

2.1.3.1             Fonony                                                                                                           

2.1.3.2             Vakance a intersticiály                                                                         

2.1.3.3             Příměsové atomy v mřížce                                                                               

2.2                   Čárové poruchy                                                                                              

2.2.1                Dislokace                                                                                                        

2.2.1.1             Hranové a šroubové dislokace                                                             

2.2.2.               Disklinace                                                                                                       

2.3.                  Mozaiková struktura krystalu                                                                           

2.4                   Problémy                                                                                                        

2.5.                  Literatura                                                                                                        

2.5.                  Literatura                                                                                                        

 

3                      METODY URČOVÁNÍ STRUKTURY PEVNÝCH  LÁTEK     

 

3.1                   Metoda otáčivého krystalu                                                                              

3.2                   Metoda prášková                                                                                            

3.3                   Laueova metoda                                                                                             

3.4                   Elektronová difrakce                                                                                       

3.5                   Neutronová difrakce                                                                                       

3.6.                  Intenzita difraktovaného záření                                                             

3.7                   Určování poruch ve struktuře pevných látek                                                     

3.8                                     Metody zviditelňování dislokací

3.8.1               Zviditelňování poruch v monokrystalech křemene                                           

3.9                  Interferenční metody

3.10                Holografické metody               

3.11                Problémy                                                                                                         

3.12                 Literatura                                                                                                        

 

4                      MECHANICKÉ VLASTNOSTI                                                                 

 

4.1                   Elastická deformace                                                                                        

4.2                   Plastická deformace                                                                                        

4.2.1                Dvojčatění                                                                                                      

4.3                   Viskózní deformace                                                                                         

4.3.1                Klasifikace viskózních látek                                                                             

4.3.2                Reologické rovnice                                                                                          

4.3.2.1             Eyringova relaxační rovnice                                                                             

4.3.3                Reologické modely                                                                                          

4.3.3.1             Maxwellův model                                                                                            

4.3.3.2             Voigtův-Kelvinův model                                                                                   85

4.3.4                Dynamické chování reologických pevných látek                                                85

4.4                   Rozrušování pevných látek                                                                               87

4.4.1                Teoretická pevnost                                                                                           87

4.4.2                Činitele ovlivňující lom, vliv mikrotrhlin                                                              88

4.4.3                Úloha plastické deformace při lomu                                                                  91

4.4.3.1             Šíření trhliny                                                                                                     91

4.4.3.2                         Iniciace trhliny                                                                                   

4.5                   Superplasticita kovů                                                                                         95

 

5                      KMITY MŘÍŽKY A MĚRNÉ TEPELNÉ KAPACITY                           101

 

5.1                   Elastické vlny v pevných látkách                                                                     101

5.2                   Elastické vlny v krystalových mřížkách                                                            103

5.3                   Stojaté vlny v lineárním řetězci atomů. Fonony                                                 105

5.3.1                Elastické vlny v lineárním řetězci se dvěma druhy atomů                                  106

5.4.                  Měrné tepelné kapacity                                                                                  109

5.5                   Nesouměřitelné struktury                                                                                112

5.6                   Akustická (fononová) emise                                                                           114

5.7                   Problémy                                                                                                       115

5.8                   Literatura                                                                                                       116

6                      Elektronové vlastnosti pevných látek                            117

6.1                   Energetický model atomů a pevných látek                                                       117

6.2                   Elektronová teorie kovů                                                                                 118

6.2.1                Teorie volných elektronů                                                                                118

6.3                   Boltzmannova transportní rovnice                                                                   119

6.4                   Vodivost kovů                                                                                               121

6.5                   Energetické rozložení kovů                                                                             122

6.6                   Výstup elektronů z kovu                                                                                 126

6.6.1                Termoemise                                                                                                   126

6.6.2                Polní (studená) emise                                                                                      127

6.6.3                Fotoemise                                                                                                      127

6.6.4                Těsný dotyk (kontakt) mezi dvěma kovy                                                         128

6.7                   Problémy                                                                                                       129

6.8                   Literatura                                                                                                       131

7                      Pásová teorie pevných látek                                                    132

7.1                   Klasifikace pevných látek podle pásové struktury                                            137

7.2                   Pohyb elektronů podle pásové teorie. Efektivní hmotnost, pojem díra              137

7.3                   Experimentální ověření pásové teorie                                                               139

7.4                   Problémy                                                                                                       139

7.5                   Literatura                                                                                                      

8                      Užití pásové teorie                                                                           142

8.1                   Polovodiče                                                                                                     142

8.1.1                Hallův jev                                                                                                      146

8.1.2                Magnetorezistance                                                                                         146

8.1.3                               Kvantový Hallův jev    

8.1.4                               Zlomkový kvantový Hallův jev                                                                       

8.2                   Kontaktní jevy mezi polovodiči                                                                       151

8.3                   Fotovodivost                                                                                                  156

8.4                   Organické polovodiče a fotovodiče                                                                158

8.4.1                Organické polovodiče                                                                                    158

8.4.2                Organické fotovodiče                                                                                     161

8.4.2.1             Fotovodivé polymery                                                                                     161

8.5                   Organické vodiče                                                                                           161

8.6                   Mechanismy a vodivosti organických polovodičů a vodičů                               163

8.7                   Polovodiče s nulovým zakázaným pásem                                                        164

8.8                   Problémy                                                                                                       166

8.9                   Literatura                                                                                                       166

 

9                      Dielektrické a magnetické vlastnosti pevných látek       167

9.1                   Dielektrika                                                                                                     167

9.1.1                Makroskopický popis dielektrik                                                                     167

9.1.2                Molekulární popis dielektrika                                                                          170

9.1.3                Mechanismus polarizace dielektrika                                                                171

9.1.4                Ztráty v dielektriku                                                                                         174

9.1.5                Klasifikace dielektrik                                                                                      174

9.2                   Magnetika                                                                                                      182

9.2.1                Makroskopický popis magnetik                                                                      182

9.2.2                Molekulární popis magnetik                                                                            183

9.2.3                Klasifikace magnetik                                                                                      186

9.2.4                Rezonanční jevy                                                                                             193

9.2.4.1             Cyklotronová rezonance (CR)                                                                        193

9.2.4.2             Paramagnetická (spinová) rezonance (EPR,ESR)                                            194

9.2.4.3             Feromagnetická rezonance (FR)                                                                     195

9.2.4.4             Nukleární magnetická rezonance (NMR)                                                        195

9.2.4.5             Akustická a paramagnetická (spinová) rezonance (APR)                                 195

9.2.4.6             Bezodrazová jaderná rezonance (Mössbauerův jev)                                        196

9.2.5                Magnetické bubliny                                                                                        200

9.3                   Problémy                                                                                                       203

9.4                   Literatura                                                                                                       206

10                    Optické vlastnosti pevných látek                                        207

10.1                 Základní pojmy                                                                                              207

10.2                 Index lomu                                                                                                     207

10.3                 Součinitel reflexe (odrazu světla)                                                                     209

10.4                 Součinitel průchodu (transmise) světla                                                             209

10.5                 Dvojlomnost pevných látek                                                                             209

10.6                 Pleochroismus                                                                                                214

10.7                 Optická aktivita                                                                                              214

10.8                 Umělá optická anizotropie                                                                              215

10.8.1              Elektrooptické jevy                                                                                        215

10.8.1.1           Lineární elektrooptický jev                                                                             215

10.8.1.2           Kvadratický elektrooptický jev                                                                       217

10.8.2              Magnetooptické jevy                                                                                      217

10.8.2.1           Lineární magnetooptický jev                                                                           217

10.8.2.2           Kvadratický magnetooptický jev                                                                    218

10.8.3              Fotoelastický jev                                                                                            218

10.9.                Elektronová teorie optických charakteristik                                                     219

10.10               Rozptyl světla                                                                                                 222

10.10.1            Rayleighův rozptyl                                                                                          223

10.10.2            Ramanův rozptyl                                                                                            224

10.10.3            Brillouinův rozptyl                                                                                           225

10.11               Fotovoltaické jevy v pevných látkách                                                              226

10.12               Fotochemické jevy                                                                                         227

10.13               Problémy                                                                                                       229

10.14.              Literatura                                                                                                       231

11                    Luminiscence                                                                                      232

11.1                 Úvod

11.2                 Základní pojmy a teoretické představy

11.3                 Rozdělení luminiscence

11.4                 Fotoluniniscence

11.5                 Radioluminiscence

         11.6        Elektroluminiscence

         11.7        Mechanoluminiscence a mechanoemise

         11.8        Krystaloluminiscence a příbuzné jevy

11.9                 Problémy                                                                                                       236

11.10               Literatura                                                                                                       237

12         Lasery v kondenzovaných látkách a nelineární optika                                    

12.1                 Obecné principy funkce laserů                                                                        238

12.2                 Konstrukce laserů v pevné fázi                                                                        241

12.2.1              Dielektrické lasery                                                                                          241

12.2.2              Polovodičové lasery                                                                                       243

12.2.2.1           Barvivové lasery

12.3                 Nelineární optické vlastnosti                                                                           245

12.3.1              Generování druhé harmonické                                                                         247

12.3.2              Parametrické generování světla (PLG)                                                            250

12.3.3              Vícefotonová absorpce                                                                                  251

12.3.4              Samofokusace                                                                                                252

12.4                 Barvivové lasery

12.5                       Problémy                                                                                                 254

12.6                 Literatura                                                                                                       255

13                    Supravodivost                                                                                    256

13.1                 Kritická indukce (intenzita) magnetického pole                                                257

13.2                 Meissnerův jev                                                                                               257

13.3                 Penetrační hloubka       ( supravodivá hloubka průniku)                                   259

13.4                 Termodynamika supravodivosti                                                                      261

13.5                 Energetický gep (zakázaný pás)                                                                      262

13.6                 Kvantové tunelování                                                                                       263

13.7                 Izotopický jev                                                                                                265

13.8                 Teorie supravodivosti                                                                                     266

13.9                 Supravodiče typu I a II                                                                                   267

13.9.1              Vlastnosti supravodičů typu I                                                                          268

13.9.2.             Vlastnosti supravodičů typu II                                                                         269

13.10               Organické supravodiče                                                                                   271

13.10.1            Supravodiče a vysokoteplotní supravodivost                                                   271

13.10.2            Excitonová supravodivost                                                                               272

13.10.3            Experimentální stav organických supravodičů                                                  272

13.10.4            Supravodivost za zvýšených teplot                                                                  275

13.11               Problémy                                                                                                       276

13.12               Literatura                                                                                                       277

14                    Kapalné krystaly                                                                             278

14.1                 Rozdělení kapalných krystalů                                                                          278

14.2                 Smektické kapalné krystaly (smektika)                                                           279

14.3                 Nematické kapalné krystaly (nematika)                                                           280

14.4                 Cholesterické    kapalné    krystaly      (cholesterika)                                       281

14.4.1              Nematické stočené textury                                                                             281

14.4.2              Cholesterické textury                                                                                      281

14.4.3              Polymerní kapalné krystaly                                                                             282

14.4.4              Diskotické kapalné krystaly                                                                            283

14.5                 Teorie kapalných krystalů                                                                               284

14.5.1             Teorie shluků molekul                                                                                     284

14.5.2              Teorie kontinua kapalných krystalů                                                                 284

14.5.3              Molekulárně statistická teorie kapalných krystalů.                                           285

14.6                 Jevy v kapalných krystalech                                                                            285

14.6.1              Orientující účinek elektrického a magnetického pole                                        285

14.6.2              Dynamický rozptyl                                                                                         286

14.6.3              Stáčení molekul, nematické stočené a cholesterické textury

                        elektrickým polem                                                                                          288

14.6.4              Jev host - hostitel                                                                                           288

14.6.5              Paměťový jev                                                                                                289

14.6.6              Piezoelektrický jev v kapalných krystalech                                                      289

14.6.7              Difrakce na cholesterikách                                                                              290

14.6.8              Fotovoltaický jev v kapalných krystalech                                                        292

14.6.9              Elektrooptické jevy v smektikách                                                                   293

14.6.10            Kerrův jev v izotropních fázích nematik                                                           294

14.7                                 Nové druhy KK banánovité, feronematika

14.8                                 Využití KK k mechanismu krystalizace

14.9                Problémy                                                                                                        294

14.10               Literatura                                                                                                       295

15                    Aplikace fyziky pevných látek                                                 295

15.1                 V technologii                                                                                                  295

15.1.1              Pěstování krystalů                                                                                          295

15.1.2              Opracování krystalů                                                                                       297

15.2                 Aplikace elektronových vlastností  pevných látek                                            298

15.2.1              Diody v pevných látkách                                                                                298

15.2.2              Tunelové diody                                                                                              300

15.2.3              Gunnovy diody                                                                                               301

15.2.4              Vícevrstvové polovodičové součástky                                                             303

15.2.4.1           Bipolární tranzistory                                                                                        303

15.2.4.2           Unipolární tranzistory (FET)                                                                           305

15.2.4.3           Tyristory                                                                                                        306

15.2.4.4           Lavinové diody                                                                                              307

15.2.4.5           Nábojově vázané prvky (CCD)                                                                      309

15.2.5              Hallovy prvky                                                                                                312

15.2.6              Organické polovodiče a vodiče                                                                      312

15.3                 Použití dielektrik a magnetik                                                                           313

15.3.1              Užití feroelektrik a feromagnetik                                                                     314

15.3.2              Užití pyroelektrik a pyromagnetik                                                                   314

15.3.3              Užití piezoelektrik                                                                                           315

15.3.4              Užití elektretů                                                                                                 315

15.3.5              Využití magnetických bublin                                                                            316

15.4                 Použití supravodivosti                                                                                     316

15.4.1              Laboratorní aplikace                                                                                      317

15.4.1.1           Hladinoměry kapalného helia                                                                          317

15.4.1.2           Odstínění a prostorová akumulace stejnosměrného magnetického pole             317

15.4.1.3           Filtrace zvlnění magnetického pole                                                                  318

15.4.1.4           Tepelné klíče                                                                                                  318

15.4.2              Supravodivé magnety                                                                                     318

15.4.3              Průmyslové aplikace                                                                                       320

15.4.4              Supravodivá elektronická zařízení                                                                   320

15.4.4.1           Elektronické vypínače a přepínače                                                                  320

15.4.4.2           Stejnosměrné a střídavé squidy                                                                       321

15.5                 Užití optických a optoelektronických    vlastností pevných látek                       322

15.5.1              Užití kapalných krystalů                                                                                  323

15.5.2              Sluneční články                                                                                              325

15.5.3              Fotodiody, fototranzistory, fotofety                                                                 326

15.5.4              LEDy a polovodičové lasery                                                                           326

15.5.5              Optoelektronické modulátory                                                                         327

15.5.6              Optoelektronické obrazové prvky (displeje)                                                   328

15.5.7              Integrovaná optika                                                                                         328

15.5.8              Řádkovací (skanovací) tunelový mikroskop     (STM)                                     330

15.6                                 Epitaxe  (Fiala)

15.7                                 Nanotechnologie

15.8                 Výkonové diodové lasery

Problémy                                                                                                                               333

15.9                 Literatura                                                                                                       336

 

 

Druhý díl

16                    DIFÚZE V PEVNÝCH LÁTKÁCH                                                               337

16.1                  Mikromechanismy difúze                                                                                   337

16.2                  Difúze intersticiálním mechanismem                                                                   338

16.3                  Vakanční mechanismus difúze                                                                            338

16.4                  Přemísťování atomů do makroskopických  vzdáleností                                          339

16.5                  Makroskopické zákony difúze                                                                             341

16.5.1               Prvý Fickův zákon                                                                                             341

16.5.2               Druhý Fickův zákon                                                                                           342

16.6                  Experimentální technika určování difúze  v pevných látkách                                 345

16.6.1               Samodifúze                                                                                                       346

16.7                  Obecný transport částic                                                                                     346

16.7.1               Nernstův-Einsteinův vztah                                                                                  346

16.7.2               Termodifúze (teplotní difúze)                                                                              346

16.8                  Interdifúze, vlastni difúze                                                                                    348

16.9                  Vliv poruch Na difúzi                                                                                         350

16.10                Difúze více složek                                                                                             350

16.11                Difúze v polymerech                                                                                          351

16.12                Obecné podmínky pro difúzi                                                                               352

16.13                Problémy                                                                                                          352

16.14                Literatura                                                                                                         353

17                    AMORFNÍ LÁTKY, SKLA                                                                           354

17.1                  Amorfní látky                                                                                                    354

17.2                  Základní vlastnosti skla                                                                                      359

17.3                  Zachariasenova teorie                                                                                        363

17.3.1               Stevelsovy strukturní parametry                                                                          364

17.4                  Anomálie oxidu boritého (boritého skla)                                                               366

17.5                  Invertní skla                                                                                                      366

17.6                  Stavba skla a oblasti různé struktury a  složení                                                     370

17.7                  Chyby v síťové struktuře skla                                                                             371

17.8                  Systematika bodových chyb ve skelné síti                                                            371

17.9                  Fyzikální jevy způsobené chybami  ve skelné síti                                                  374

17.10               Fotosenzitivní skla                                                                                              376

17.11                Speciální skla a jeJich užití                                                                                  376

l7.11.1              Skla se sníženou propustností rentgenového  záření a záření gama                         376

17.11.2            Skla vodivá a fotoelektrická                                                                                377

17.11.3             Luminiscenční skla                                                                                            377

17.11.4             Termoluminiscenční a mechanoluminiscenční  (triboluminiscenční) skla                 380

17.12                Kovová skla                                                                                                      383

17.12.1             Příprava kovových skel                                                                                      383

17.12.2             Struktura a vlastnosti kovových skel                                                                    384

17.13                Skla pro vláknovou optiku                                                                                   385

17.13.1             Optické vlastnosti                                                                                              386

17.13.2             Technologie přípravy                                                                                         388

17.13.3             Hlavní oblasti využití světlovodů                                                                          389

17.14                Problémy                                                                                                          389

17.15                Literatura                                                                                                          390

18                    POLYMERY                                                                                                   391

18.1                  Struktura polymerů                                                                                            403

18.1.1               Struktura polymerových makromolekul                                                                403

18.1.1.1            Kopolymery                                                                                                      406

18.1.2               Stavba polymerů                                                                                                407

18.1.3               Vazebné síly a energie polymerů                                                                        407

18.1.3.1            Kovalentní (homeopolární) a disperzní vazebné síly a energie                                408

18.2                  Technologie polymerů                                                                                        413

18.2.1               Polymerace                                                                                                       414

18.2.2               Polykondenzace a polyadice                                                                               415

18.2.3               Polymerace zářením                                                                                          415

18.2.4               Degradace polymerů                                                                                         417

18.2.5               Popis polydisperzity makromolel v polymerech                                                     417

18.3                  Nadmolekulární struktura polymerů                                                                     420

18.3.1              Zvláštnosti polymerů                                                                                          420

18.3.2              Kondenzáty  makromolekul                                                                                422

18.3.3              Poruchy v polymerech                                                                                       426

18.4                  Určování stupně krystalinity polymerů                                                                 427

18.5                  Orientovaný stav polymerů, vlákna                                                                     430

18.6                  Určování textur v polymerech                                                                            430

18.7                 Proužkování při deformaci polyethylenových folií

                  

18.8                  Problémy                                                                                                         

18.9                  Literatura                                                                                                          436

19                    KOMPOZITY                                                                                                438

19.1                  Definice a rozdělení kompozitů                                                                           438

19.2                  Částicové kompozity                                                                                          441

19.3                  Vláknové kompozity                                                                                          441

19.4                  Směsovací pravidla                                                                                            443

19.5                 Fyzikální vlastnosti                                                                                             445

19.5.1               Mechanické vlastnosti kompozitů                                                                        445

19.5.1.1            Mechanické veličiny vláknových kompozitů  s nekonečnými  vlákny                      445

19.5.1.2            Mechanické veličiny vláknových kompozitů s krátkými   vlákny                            448

19.5.1.3            Mechanické vlastnosti ortotropníchkompozitů                                                      451

19.5.2               Tepelné vlastnosti kompozitů                                                                              452

19.5.3               Ostatní vlastnosti kompozitů                                                                               453

19.6                  Problémy                                                                                                          454

19.7                  Literatura                                                                                                          456

20                    FYZIKA  A CHEMIE UHLÍKU                                                                    457

20.1                  Úvod                                                                                                                457

20.2                  Z historie uhlíku                                                                                                 457

20.3                  Základní strukturní vlastnosti uhlíku                                                                     458

20.4                 Krystalové modifikace uhlÍku                                                                             460

20.5.1               Fulerény, fulerity a fuleridy- nové  modifikace uhlíku                                            461

20.6                  Použití fulerénů                                                                                                 463

20.7                  Historie objevu fulerenů a jejich derivátů                                                             464

20.7.1               Úvod                                                                                                                464

20.7.2.              Prehistorie                                                                                                        466

20.7.3               Raná historie                                                                                                     466

20.7.4               Motivace objevu C60                                                                                         467

20.7.5               Základní technologie přípravy C60                                                                      468

20.7.6               Analogie s architekturou                                                                                    469

20.7.7               Biologické a geologické struktury                                                                        470

20.7.8               Sedm kritických dní objevu C60                                                                          470

20.7.9               Další publikace v češtině                                                                                    471

20.8                  Literatura                                                                                                          472

 

Díl  druhý

21                    KAPALINY                                                                                                    473

21.1                  Struktura a vlastnosti kapalin                                                                              473

21.2                  Koheze kapalin a vnitřní tlak                                                                               481

21.3                  Povrchové vlastnosti kapalin                                                                               482

21.2                  Kapilární jevy v kapalinách                                                                                 484

21.4                  Monomolekulové vrstvy                                                                                     485

21.5                  Objemová stlačitelnost a tekutost kapalin                                                             486

21.5.1               Supratekutost kapalin                                                                                         486

21.6                  Problémy                                                                                                          488

21.7                   Literatura                                                                                                         489

22                    BOSEOVY-EINSTEINOVY KONDENZÁTY                                              490

22.1                  Atomy jako vlny při nízkých teplotách                                                                 490

22.2                  Získávání nízkých a ultranízkých teplot                                                                491

22.3                   Zpomalování rychlosti světla

22.4                  Problémy                                                                                                          498

22.5                  Literatura                                                                                                          498

23                    FYZIKA POVRCHŮ                                                                                      500

23.1                  Technické a fyzikální povrchy                                                                            501

23.1                  Dvojrozměrná struktura povrchů                                                                         501

23.4                  Určování struktury a vlastností povrchů v atomovém měřítku                                504

23.4.1               Difrakční metody                                                                                               504

23.4.2               Rastrovací tunelové mikroskopické metody                                                         504

23.4                  Elektronová struktura povrchů                                                                            505

23.5                  Zviditelnění vlnové funkce na povrchu kovů  a její důkaz neutronovou i interferencí 506

23.6                   Povrchové vrstvy s elektrickým nábojem 508

23.7                  Využití povrchů pro vědu a techniku                                                                   509

23.8                  Problémy                                                                                                          510

23.9                  Literatura                                                                                                          510

24                    ADHEZE  KONDENZOVANÝCH LÁTEK                                                  512

24.1                  Základní pojmy a charakteristiky adhezního  spojování a pojení kondenzovaných látek     512

24.2                  Adheze mezi kapalinou a pevným povrchem,    mezi pojivem a vlákny                   516

24.3.                 Atomové a molekulové síly působící při adhezi                                                     517

24.4                  Vazbové síly a energie v pevných (kondenzovaných) látkách                                518

24.4.1               Molekulové (fyzikální van der Waalsové síly)                                                      520

24.4.2               Coulombovské síly                                                                                             521

24.4.3               Výměnné síly                                                                                                    521

24.4.4               Vodíková vazba (vodíkový můstek)                                                                     522

24.4.5               Vazebné síly a energie polymerů                                                                        522

24.5                  Teorie adheze a adhezního spojování materiálů a textilií                                        523

24. 6                 Adhezní pojeni a spojování materiálů

24.7                  Úprava  a hodnocení (diagnostika) povrchů (ATR, STM,SFM, AFM)                   525

24.8.                 Spoje a jejich konstrukce                                                                                    532

24.9                  Měření adheze                                                                                                  536

24.10.               Rozdělení a typy adhesiv                                                                                    544

24.11                Základní vlastnosti adhezních spojů                                                                     545

24.12                Shrnutí o adhezi textilií                                                                                       549

24.13                Problémy                                                                                                          550

24.14                Literatura                                                                                                          550

25                    BIOMATERIÁLY                                                                                         552

25.1                  iomolekuly                                                                                                         552

25.2                  Biomembrány                                                                                                    560

25.3                  Kapalné krystaly (KK) v biologických  soustavách                                              562

25.4                  Biofulereny                                                                                                       565

25.5                  Buňky - základy živých organismů                                                                      569

25.6                  Biomateriály a život                                                                                           570

25.7                  Problémy                                                                                                          571

25.8                  Literatura                                                                                                          571

                       

26                     TEXTILIE

 

27                   KERAMIKA (Fiala)

 

28.                     VYSOKOTEPLOTNÍ  SAMOŠÍŘÍCÍ  SE SYNTÉZA               

 

29.                    MATERIÁLOVÁ FYZIK A  A CHEMIE (Fiala)

 

30.                    KONDENZOVANÉ LÁTKY ZA VYSOKÝCH TLAKŮ

 

31.                 JADERNÉ VLASTNOSTI KONDENZOVANÝCH LÁTEK

32.                   DODATEK                                                                                                    

                        MAKROSKOPICKÉ VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK                         

30.1                  Vlastnosti pevných látek a jejich  kvantitativní popis                                            

30.2                  Anizotropie vlastností a polí a jejich tenzorový  popis                                           

30.3                  Tenzory k popisu vlastností pevných   látek                                                        

30.3.1               Polární a axiální tenzory                                                                                    

30.3.2               Ortogonální transformace vektorů                                                                      

30.3.3               Definice tenzorů                                                                                               

30.3.3               Násobení tenzorů                                                                                              

30.3.4               Inverze času                                                                                                    

30.3.5               Materiálové veličiny jako tenzory                                                                       

30.3.6               Redukční relace a jejich užttí