Cтраница 2
Известно, что любые граничные слои - будь то границы зерен, блоков мозаики или поверхности макроскопических фаз - характеризуются повышенной плотностью различного рода дефектов кристаллической структуры. Структурные дефекты - это энергетически возбужденные состояния кристалла, которые связаны с изменением способа заполнения узлов решетки Скопление дефектов является тем необходимым фактором, который обеспечивает многие поверхностные явления - существование устойчивой границы раздела с повышенным значением свободной энергии, диффузионные, адсорбционные процессы, хемосорбцию и др. В литературе давно показано, что частично разупорядоченная ( дефектная) решетка - это равновесная решетка, а степень разупорядоченноста зависит от температуры и свойств изучаемого кристалла. [16]
Первый из них - так называемый экситон малого радиуса или экситон Френкеля. Экситону малого радиуса отвечает такое возбужденное состояние кристалла, которое в изолированном атоме отвечало бы обычному возбуждению. Это означает, что возбужденный электрон в основном локализован возле некоторого атома решетки. Благодаря взаимодействию между атомами возбуждение передается соседним атомам и так мигрирует по кристаллу. [17]
Однако эта функция не учитывает обмена электронами между молекулами; такое упрощение может быть оправдано тем, что перекрывание молекулярных волновых функций даже ближайших молекул чрезвычайно мало. Иное положение возникает при рассмотрении возбужденных состояний кристалла. Невозмущенные волновые функции для самых низких состояний кристалла соответствуют возбуждению только одной молекулы. [18]
При релеевском рассеянии процессы поглощения и излучения когерентно связаны между собой и оно является процессом упругого рассеяния фотонов в кристалле. Следующее из теории возмущений участие в рассеянии промежуточных ( виртуальных) возбужденных состояний кристалла не отражает реальный процесс перехода в возбужденное состояние. Действительно, согласно теории возмущений волновая функция кристалла, взаимодействующего с фотоном, представляется в виде суперпозиции волновых функций возбужденных состояний невозмущенного гамильтониана. [19]
Понятие экситона впервые введено Френкелем в 1931 г. [129] при теоретическом исследовании превращения света в тепло в твердых телах. Используя модель простейшего молекулярного кристалла, образованного атомами инертных газов, он рассмотрел коллективные возбужденные состояния кристалла, обусловленные резонансными взаимодействиями между возбужденными и невозбужденными атомами. [20]
Все виды излучения, возникающего в молекулах и кристаллах при оптическом возбуждении, принято называть вторичным свечением, которое подразделяется на релеевское рассеяние ( без изменения частоты), комбинационное рассеяние ( с изменением частоты), люминесценцию, горячую люминесценцию и резонансное свечение. Сюда же следует относить и отражение света от поверхности, так как оно сопровождается частичным проникновением света в кристалл и отражает характер возбужденных состояний кристалла. [21]
Второй метод решения задачи об образовании ядер по степенному закону основан на предположении, что существует N0 потенциальных центров, на которых ядра могут возникать путем захвата подвижных активированных частиц, образующихся с постоянной скоростью. Движение таких активированных частиц не обязательно является переносом вещества, но должно по крайней мере состоять в переносе энергии, локализованной в возбужденном состоянии кристалла. Подходящими частицами могут быть-зкситоны. Сторонники такого механизма [10] утверждают, что-судьба экситона при его приближении к потенциальному центру, на котором образуется ядро, может быть различной. Во-первых, он может быть захвачен и потерять свое возбуждение в результате испускания фонона; во-вторых, он может мономолекулярно распасться с образованием газообразного продукта и частицы, входящей в твердый продукт. В последнем случае при условии, что-суммарная скорость разложения и деэкситации мала по сравнению-с постоянной скоростью образования возбужденных частиц, скорость возникновения ядер пропорциональна времени до тех порг пока число ядер мало по сравнению с числом потенциальных центров, на которых они образуются. [22]
Правда, если функциональные зависимости энергии от импульса для всех нерелятивистских частиц одинаковы: Е р2 / 2т, отличаясь только массами, у квазичастиц они сложны и многообразны. Фактически для фононов понятие массы теряет смысл, ибо соотношение между энергией и импульсом зависит от величины импульса, а потому масса не является постоянной величиной, то есть характерным параметром системы. Причина этого в том, что частицы живут в однородном и изотропном пространстве, а квазичастицы живут в периодической структуре - в кристалле, находящемся в основном состоянии. Иначе говоря, введенные нами квазичастицы ( фононы) - это возбужденные состояния кристалла, а вакуум относительно квазичастиц - это кристалл в основном, невозбужденном состоянии. [23]