DEFEKTY. Defekty liniowe to dyslokacje. Najprostszymi ich przykładami są dyslokacje krawędziowe i śrubowe.

Podobne dokumenty
u t 1 v u(x,t) - odkształcenie, v - prędkość rozchodzenia się odkształceń (charakterystyczna dla danego ośrodka) Drgania sieci krystalicznej FONONY

Termodynamika defektów sieci krystalicznej

Model Bohra atomu wodoru

ν = c/λ [s -1 = Hz] ν = [cm -1 ] ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS c = m/s cos x H = H o E = E o cos x c = λν 1 ν = _ λ

Elementy optyki. Odbicie i załamanie fal. Siatka dyfrakcyjna. Zasada Huygensa Zasada Fermata. Interferencja Dyfrakcja

Chemia Teoretyczna I (6).

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Rysunek 1: Fale stojące dla struny zamocowanej na obu końcach; węzły są zaznaczone liniami kropkowanymi, a strzałki przerywanymi

Elementy optyki. Odbicie i załamanie fal Zasada Huygensa Zasada Fermata Interferencja Dyfrakcja Siatka dyfrakcyjna

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI. Ćwiczenie 5

Krystalografia Wykład IX

PRZYKŁADY ROZWIAZAŃ STACJONARNEGO RÓWNANIA SCHRӦDINGERA. Ruch cząstki nieograniczony z klasycznego punktu widzenia. mamy do rozwiązania równanie 0,,

Transport jonów: kryształy jonowe

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Promieniowanie atomów wzbudzonych

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

sin sin ε δ Pryzmat Pryzmat Pryzmat Pryzmat Powierzchnia sferyczna Elementy optyczne II sin sin,

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

1. Granica funkcji w punkcie

Metrologia: miary dokładności. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

Ruch falowy. Fala zaburzenie wywoane w jednym punkcie ośrodka, które rozchodzi się w każdym dopuszczalnym kierunku.

Kinetyczna teoria gazów. Zjawiska transportu : dyfuzja transport masy transport energii przewodnictwo cieplne transport pędu lepkość

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU W POWIE- TRZU METODĄ FALI STOJĄCEJ

Równanie falowe Schrödingera ( ) ( ) Prostokątna studnia potencjału o skończonej głębokości. i 2 =-1 jednostka urojona. Ψ t. V x.

Zjawisko interferencji fal

Wzajemne relacje pomiędzy promieniowaniem a materią wynikają ze zjawisk związanych z oddziaływaniem promieniowania z materią. Do podstawowych zjawisk

Szereg geometryczny. 5. b) b n = 4n 2 (b 1 = 2, r = 4) lub b n = 10 (b 1 = 10, r = 0). 2. jest równa 1 x dla x = 1+ Zad. 3:

Relacje rekurencyjne. będzie następująco zdefiniowanym ciągiem:

Prawo odbicia i załamania. Autorzy: Zbigniew Kąkol Piotr Morawski

MACIERZE STOCHASTYCZNE

Widmo promieniowania elektromagnetycznego

= arc tg - eliptyczność. Polaryzacja światła. Prawo Snelliusa daje kąt. Co z amplitudą i polaryzacją? Drgania i fale II rok Fizyka BC

Drgania. W Y K Ł A D X Ruch harmoniczny prosty. k m

2.6.3 Interferencja fal.

Prędkość fazowa i grupowa fali elektromagnetycznej w falowodzie

ZADANIA Z CHEMII Rozkład energii w stanie równowagi termicznej. Entropia (S) Kwantowanie energii

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Pierwiastki z liczby zespolonej. Autorzy: Agnieszka Kowalik

Zjawiska kontaktowe. Pojęcia.

3. Regresja liniowa Założenia dotyczące modelu regresji liniowej

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

Parametryzacja rozwiązań układu równań

Wykład 11. a, b G a b = b a,

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Ψ(x, t) punkt zamocowania liny zmienna t, rozkład zaburzeń w czasie. x (lub t)

MODELE MATEMATYCZNE W UBEZPIECZENIACH. 1. Renty

Ćwiczenia nr 5. TEMATYKA: Regresja liniowa dla prostej i płaszczyzny

2. Schemat ideowy układu pomiarowego

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

( ) WŁASNOŚCI MACIERZY

ĘŚCIOWO KOHERENTNYM. τ), gdzie Γ(r 1. oznacza centralną częstotliwość promieniowania quasi-monochromatycznego.

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera

WŁASNOŚCI FAL (c.d.)

RÓWNANIE SCHRÖDINGERA NIEZALEŻNE OD CZASU

FALE AKUSTYCZNE. Wytwarzanie fali akustycznej

Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

r. akad. 2012/2013 wykład III-IV Mechanika kwantowa Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Mechanika kwantowa

GAZ ELEKTRONÓW SWOBODNYCH POWYŻEJ ZERA BEZWZGLĘDNEGO.

Podprzestrzenie macierzowe

Krzysztof Wierzbanowski. 1. Dyfrakcja Używane źródła promieniowania

Wykład 16: Optyka falowa

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

Wykład II Sieć krystaliczna

W(s)= s 3 +7s 2 +10s+K

Zagadnienia: Receptory (c.d.)

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

BADANIE CHARAKTERYSTYKI DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWEJ

Podstawy fizyki wykład 7

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Fale mechaniczne i akustyka

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

Wykład XI. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) laser półprzewodnikowy

Absorpcja związana z defektami kryształu

Numeryczny opis zjawiska zaniku

PODSTAWY MECHANIKI KWANTOWEJ

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Materiały Reaktorowe. - Struktura pasmowa - Defekty sieci

Teorie wiązania chemicznego i podstawowe zasady mechaniki kwantowej Zjawiska, które zapowiadały nadejście nowej ery w fizyce i przybliżały

Modele wzrostu populacji w czasie dyskretnym

CIĄGI LICZBOWE. Poziom podstawowy

Funkcje falowe równanie Schroedingera

Fundamentalna tabelka atomu. eureka! to odkryli. p R = nh -

Podstawy fizyki sezon 1 VIII. Ruch falowy

Wprowadzenie. metody elementów skończonych

Testowanie hipotez. H 1 : µ 15 lub H 1 : µ < 15 lub H 1 : µ > 15

P π n π. Równanie ogólne płaszczyzny w E 3. Dane: n=[a,b,c] Wówczas: P 0 P=[x-x 0,y-y 0,z-z 0 ] Równanie (1) nazywamy równaniem ogólnym płaszczyzny

FALE W OŚRODKACH SPRĘZYSTYCH

Transkrypt:

DEFEKTY WyróŜiamy astępujące defekty strukturale w kryształach: - Drgaia cieple atomów (fooy) oraz defekty zlokalizowae : - Defekty puktowe - Defekty liiowe - Defekty powierzchiowe Wśród defektów puktowych wyróŝiamy: - luki (wakasje) - atomy międzywęzłowe - pary Frekla - atomy domieszkowe - cetra barwe - defekty elektroowe Defekty liiowe to dyslokacje. Najprostszymi ich przykładami są dyslokacje krawędziowe i śrubowe. Defekty powierzchiowe mają strukturę dwuwymiarową. Są to: powierzchie zewętrze kryształu, powierzchie wewętrze (graice ziare, płaszczyzy habitus) oraz błędy ułoŝeia. 1. Drgaia cieple sieci krystaliczej: Drgaia sieci kryształu rozchodzą się w postaci fal spręŝystych. W przypadku ośrodka ciągłego fala spręŝysta moŝe mieć długość (a zatem wektor falowy k) oraz częstość (a zatem eergie drgań) zmieiające się w sposób ciągły. Iaczej jest w przypadku ośrodka dyskretego, jakim jest kryształ. Z powodu periodyczości budowy kryształu, długości fali a takŝe eergia drgań sieci krystaliczej są skwatowae. PoiŜszy rysuek pokazuje, Ŝe tylko fale o pewych długościach mogą się pojawić w krysztale. przemieszczeie d 1 fala o długości λ 2 fala o długości λ 1 Rys 1. W krysztale tylko wybrae długości fali, przeoszącej drgaia atomów, są moŝliwe. Co więcej, te same wychyleia atomów, mogą być czasem opisae falami o róŝych długościach. 1

Day sposób drgań i związaą z im falę, opisae częstością kołową Ω i wektorem falowym K, przedstawiamy jako cząstkę wirtualą zwaą fooem. MoŜemy powiedzieć, Ŝe foo jest kwatem eergii spręŝystej kryształu. Fale dźwiękowe w kryształach złoŝoe są z fooów, tak jak fale elektromagetycze złoŝoe są z fotoów. Wiele daych doświadczalych świadczy o tym Ŝe eergia fal spręŝystych jest skwatowaa, p.: - udział sieci krystaliczej w cieple właściwym spada do zera przy T=0, - promieiowaie X i eutroy są rozpraszae iespręŝyście a krysztale Fooowi przypisujemy pęd: p = hk (1) gdzie K jest wektorem falowym foou, zaś ħ=h/2π (h jest stałą Placka).. Przypisujemy mu rówieŝ eergię: E =hω (2) Te dwa parametry foou (p i E) uŝytecze są w iterpretacji iespręŝystego rozproszeia promieiowaia a krysztale. Przypomijmy ajpierw jak opisujemy rozproszeie spręŝyste (kwatów X, eutroów...) a krysztale. Waruek dyfrakcji moŝa zapisać astępująco: k = G lub k' k = G k G = k' gdzie G wektor sieci odwrotej, k i k wektory falowe wiązki pierwotej i ugiętej. (3) k k k Rys 2. Waruek dyfrakcji a krysztale: wektor rozproszeia k=g MoŜemy mieć takŝe do czyieia z rozpraszaiem iespręŝystym (ieelastyczym), któremu towarzyszy powstaie (kreacja) foou; wtedy: gdzie K wektor falowy foou. k G = k' K (4) JeŜeli atomiast foo ulega absorpcji w procesie rozpraszaia to : k G = k' K (5) 2

Poadto, w dwóch powyŝszych procesach musimy uwzględić prawo zachowaia eergii: kwatów X (ħω = ħω ± ħω): ω = ω ' ±Ω (6) gdzie ω i ω są częstościami kwatu padającego i rozproszoego. Oczywiście w przypadku kreacji mamy zak, zaś w przypadku absorpcji (aihilacji) bierzemy -. Podsumujmy powyŝsze rówaia przykładowym grafem iespręŝystego rozproszeia fotou a krysztale z kreacją foou: k, ω k, ω K, Ω Rys 3. NiespręŜyste rozproszeie kwatu X a krysztale, któremu towarzyszy powstaie foou Jeśli zamiast fotou, opisujemy iespręŝyste rozproszeie eutroów lub iych cząstek a krysztale z powstaiem bądź pochłoięciem foou, to powyŝszy opis pozostaje idetyczy; jedyie ią postać przybiera rówaie zachowaia eergii. Zamiast Rów. 6, apiszemy wtedy: 2 2 2 2 h k h k' (7) = ± hω 2m 2m (bierzmy pod uwagę eergie kietyczą padających cząstek rówą p 2 /2m= ħ 2 k 2 /2m). Relacja dyspersji: Jeśli drgaia rozchodzą się w ośrodku ciągłym (p. fala dźwiękowa w powietrzu) to prędkość fali, v: Ω Ω (8) v = λν = λ = 2π K lub teŝ: Ω = vk (9) Prędkość występująca powyŝej jest prędkością fazową, a relacja dyspersji jest liiowa. ZauwaŜmy, przy okazji, Ŝe idetyczą relację dyspersji ma foto (Ω=ck). 3

Iaczej przedstawia się sytuacja w krysztale. Napiszmy rówaie ruchu -tego atomu w liiowym łańcuchu podobych atomów. F F -1 1 Rys 4. Wypadkowa siła działająca a -ty atom jest wypadkową sił oddziaływaia z prawym i lewym sąsiadem (atomy: 1 i -1) Ozaczmy prze u wychyleie atomu z połoŝeia rówowagi. Zatem siła wypadkowa działająca a -ty atom (χ jest atomową stałą spręŝystości ): [( u u ) ( u u )] = χ( u u u ) F (10) = F'' F' = χ 1 1 1 2 1 Rówaie ruchu -tego atomu (o masie m): d u m dt 2 2 ( u u u ) = χ 1 2 1 (11) Rozwiązaie tego rówaia przedstawia się astępująco: = u 0 exp i Ka Ωt (12) u [ ( )] gdzie a=x jest odległością -tego atomu od początku układu (czyli jego współrzędą), zaś K i Ω to wektor falowy i częstość kołowa, charakteryzujące falę: 2π = λ Ω = 2πν Rozwiązaie (11) moŝa przepisać iaczej jako: u K (13) [ ( Kx Ωt) ] = u exp i (14) 0 Podstawiając rozwiązaie (12) lub (14) do rówaia (11) otrzymujemy waruek: Ω = 2 χ Ka si m 2 (15) Jest to relacja dyspersji dla tzw. fooów akustyczych. 4

Ω ośrodek ciągły kryształ - π/a 0 π/a k Rys 5. ZaleŜość dyspersji Ω(K) dla fooów akustyczych. Liią przerywaą pokazao zaleŝość dla ośrodka ciągłego Na rysuku powyŝszym wystarczy ograiczyć się do zakresu długości wektora K z zakresu [-π/a, π/a] (czyli z pierwszej strefy Brillouia). Wartości K większe od π/a odpowiadają długościom fali miejszym od 2a, które ie zawierają juŝ Ŝadych dodatkowych iformacji (por. Rys 1 fala o długości λ 1 ie jest juŝ potrzeba do opisu wychyleń cząstek; wystarczająca jest fala o długości λ 2 ). Wyliczmy prędkość grupową, która reprezetuje prędkość przeoszeia eergii w ośrodku: ZauwaŜmy, Ŝe dla ośrodka ciągłego (cotiuum): oraz: dω χ Ka v g = = a cos (16) dk m 2 Ka 0 cos 1 2 Ka (17) v g χ = vfaz cot = a (18) m Widzimy, Ŝe prędkości grupowa i fazowa fal akustyczych są takie same jeśli przejdziemy do przypadku ośrodka ciągłego. ZaleŜość dyspersji, która wyprowadziliśmy wyŝej, dotyczy tzw. fooów akustyczych. Warto bowiem pamiętać Ŝe istieją dwa rodzaje drgań sieci: - drgaia akustycze - drgaia optycze (jeśli mamy sieć dwuatomową) PoiŜej widzimy ich krzywe dyspersji. 5

Ω drgaia optycze drgaia akustycze π/a k Rys 6. Drgaia optycze i akustycze w krysztale zawierającym dwa rodzaje atomów. 2. Defekty puktowe Luki (wakasje): Rys. 7 Luka pojawia się wtedy, gdy ieobsadzoy jest węzeł sieciowy Eergia utworzeia luki, E v, wyosi ok. 1e. Atom moŝe uzyskać taką eergię a drodze p e fluktuacji termiczej (prawdopodobieństwo uzyskaia eergii E v : zawierającym N atomów (N węzłów sieciowych) liczba luk wyosi: kt E ). W krysztale Ne E kt (19) W pobliŝu temperatury topieia ciała: T N v 3 top 10, a więc bardzo duŝo!!! 6

W temperaturze pokojowej 12 10, a więc bardzo mało!!! N Atomy międzywęzłowe Rys 8. Atom w połoŝeiu międzywęzłowym Eergia wprowadzeia atomu międzywęzłowego E i 3-5 e. Rówowagowa liczba atomów międzywęzłowych w krysztale o N węzłach wyosi: i = bne gdzie b jest liczbą rówowagowych połoŝeń międzywęzłowych wokół węzła sieci. Ei kt (20) Defekty Frekla JeŜeli atom sieci przeskoczy z węzła sieci w połoŝeie międzywęzłowe to powstaje defekt Frekla: Rys 9. Defekt Frekla powstaje przy przeskoku atomu z połoŝeia węzłowego w międzywęzłowe Eergia utworzeia defektu Frekla, E Fr : E E E Fr (21) i 7

Domieszki: Rys 10. Domieszka to obcy atom w sieci kryształu. MoŜe być w połoŝeiu węzłowym (jak powyŝej), moŝe być rówieŝ w połoŝeiu międzywęzłowym. Domieszki tworzą m.i. defekty elektroowe p. w półprzewodikach typu p lub. 3. Własości defektów puktowych Ogólie defekty oddziałują między sobą. Przykładowo, atom międzywęzłowy jest przyciągay do luki; gdy się spotkają astępuje aihilacja obu defektów i sieć w tym miejscu odzyskuje swój doskoały charakter. Mówimy w takim przypadku, Ŝe astąpiła aihilacja defektów przeciwego zaku (p. luka ma zak, zaś atom międzywęzłowy zak -). Ogólie, defekty oddziałują między sobą a zasadzie róŝic rozkładu ładuków elektryczych wokół ich. Defekty puktowe mogą być wytworzoe kilkoma sposobami: - przez podwyŝszeie temperatury p. do T top a astępie gwałtowe obiŝeie temperatury do T pokojowej ; w tak uzyskaym staie metastabilym mamy duŝą kocetrację defektów, - poprzez deformację plastyczą (szczególie duŝą), - przez apromieiowaie cząstkami o duŝej eergii (α,, p, joy); cząstki takie wybijają joy z ich połoŝeń; liczba atomów międzywęzłowych jest rówa w tym przypadku liczbie wakasów. 4. Kocetracja luk rozwaŝaia podstawowe Utworzeie luki wymaga przemieszczeia atomu wewątrz kryształu; moŝe to być przemieszczeie do powierzchi kryształu, do graicy ziara lub teŝ do jakiejś dyslokacji. 8

Eergia tworzeie luki (wakasji) E jest róŝicą eergii pomiędzy tymi dwiema sytuacjami (tz. przed i po przemieszczeiu atomu). RozwaŜmy eergię swobodą kryształu. Ma oa tą ogólą własość, Ŝe w sytuacji rówowagi układu, jej wartość dąŝy do miimum. Eergię swobodą, F, defiiuje się astępująco: gdzie : E- eergia całkowita, S etropia, zaś T temperatura. F = E TS (22) Zmiaa eergii swobodej przy stałej temperaturze: F = E T S (23) Wzrost eergii całkowitej spowodoway powstaiem luk wyosi E, tak Ŝe : F = E v T S (24) ZauwaŜmy, Ŝe jeśli powstaje pewa rówowagowa ilość luk, to rówocześie musi wzrosąć etropia, tak, aby całkowita eergia swoboda ie wzrosła; ozacza to, Ŝe: T S E v. Istieją dwa przyczyki do zmiay etropii: S v etropia wibracyja pochodząca od drgań cieplych (wskutek obecości defektów przybywa owych sposobów drgań, a takŝe częstotliwości drgań stają się chaotycze), S C etropia kofiguracyja, która zaleŝy od liczby róŝych sposobów ułoŝeia atomów w węzłach sieci kryształu (W): S C = k l W (25) ZauwaŜmy, Ŝe dla kryształu doskoałego (brak defektów) mamy tylko jede sposób ułoŝeia atomów (atomy są ierozróŝiale). Wtedy: W = 1 SC = 0 (kryształ bez defektów). Wykazuje się, Ŝe S C >> S, dlatego w dalszych rozwaŝaiach przyjmujemy: SC S =. ZałóŜmy, Ŝe w sieci o N węzłach jest luk (zatem N- węzłów jest obsadzoych atomami); moŝliwe są róŝe ułoŝeia atomów realizujących tą sytuację. Pojawia się pytaie: a ile sposobów moŝa zatem rozłoŝyć luk w N węzłach sieciowych? Odpowiedź pochodzi z kombiatoryki i brzmi oa: jest to ilość kombiacji po elemetów z całkowitej ich liczby N. A zatem ilość sposobów rozłoŝeia luk w N węzłach wyosi: N! (N )!! (26) Całkowity wzrost etropii (rówy etropii kofiguracyjej wprowadzeia luk) wyosi zatem: N! S = SC = k l (27) (N )!! PowyŜsze wyraŝeie moŝemy przekształcić, uŝywając przybliŝeia Stirliga (prawdziwego. Otrzymujemy zatem: dla duŝych x): l( x! ) x l x x 9

[ N l N N (N ) l(n ) (N ) l() ] S = k (28) Wróćmy do eergii swobodej kryształu; wyosi oa: F = F0 E T S (29 gdzie F 0 jest jej wartością początkową (przed wprowadzeiem luk do kryształu). A zatem: F = F0 E kt[ N l N (N ) l(n ) l() ] (30) Rówowagową kocetrację luk zajdziemy szukając miimum eergii swobodej: F T = 0 (31) Wyliczamy pochodą po : F (N ) = 0 = E kt l(n ) l() (32) (N ) co daje: PoiewaŜ N>>, więc: Biorąc pod uwagę, Ŝe kocetracja luk C v : zajdujemy: oraz: co daje ostateczie: N 0 = E kt l (33) N 0 = E kt l (34) l C C v = (35) N v E kt = (36) E kt C = e (37) E kt = Ne (38) v W te sposób uzasadiliśmy ściśle Rów. 19 z początku tego rozdziału. To rówaie jest prawdziwe dla wszystkich rodzajów defektów (ie tylko luk), jedye róŝice dotyczą wartości E. Doświadczalie stwierdzoo, Ŝe dla luk: E 1e, i jest wyraźie iŝsza iŝ dla iych defektów. Kocetracja luk przewyŝsza zatem zaczie kocetrację iych defektów w warukach rówowagi. 10

5. Dyfuzja Obecość luk umoŝliwia i ułatwia dyfuzję. Aby mogła oa zachodzić, obcy atom musi się przemieszczać pomiędzy atomami kryształu macierzystego. Bardzo w tym pomagają wole miejsca sieciowe, czyli luki. Do wykoaia skoku (przez obcy atom) do ajbliŝszej luki potrzeba jest eergia migracji (E m ). Biorąc pod uwagę statystykę Maxwella-Boltzmaa, prawdopodobieństwo wykoaia skoku wyosi: kt p = Ae (39) zaś prawdopodobieństwo apotkaia luki wyosi C v : E m C = e E kt Rów. (37) Prędkość dyfuzji R jest proporcjoala do obu powyŝszych prawdopodobieństw (R pc v ), zatem: R = A'e (Em E kt = A'e gdzie Q jest eergią aktywacji dyfuzji: Q = E m E (41) Podobemu mechaizmowi podlega ruch atomów międzywęzłowych. Najłatwiej dyfudują małe atomy, p: H, C, N, O; ich eergia Q jest zazwyczaj połową eergii aktywacji potrzebej do migracji poprzez pozycje węzłowe (czyli przez luki). Atom międzywęzłowy przemieszcza się łatwo, gdyŝ ma peło pustych pozycji międzywęzłowych. Natomiast atom dyfudujący poprzez pozycje węzłowe musi czekać aŝ w jego pobliŝu wytworzy się jakaś luka. Jak widać dyfuzja jest bezpośredio związaa z drgaiami i defektami sieci! Q kt (40) 6. Cetra barwe Iteresującym przykładem defektów puktowych są cetra barwe. Spektakulary efekt cetrów barwych obserwujemy w kryształach halogeków alkaliczych (NaCl, KCl, RbCl, LiCl, CsCl). Czyste kryształy tych substacji są przeźroczyste w całym widzialym obszarze widma. Natomiast zabarwiają się oe poprzez apromieiowaie (p.: promieiami retgeowskimi, strumieiem eutroów czy elektroów). Powstają wówczas p.: cetra barwe typu F. Cetrum F jest to luka po joie ujemym i związay z ią elektro. Układ taki posiada swoje charakterystycze poziomy eergetycze. Są oe takie, Ŝe część światła widzialego jest absorbowaa i dlatego kryształ się zabarwia. 11

e - Rys 11. Cetrum barwe F powstaje wskutek wybicia z sieci kryształu jou ujemego; z tak powstałą luką związay jest wtedy elektro. Po prawej stroie pokazao symboliczy sposób prezetacji Cetrum F. Układ dwóch przylegających do siebie Cetrów F tworzy Cetrum M, zaś trzy przylegające do siebie Cetra F tworzą Cetrum R. Rys 12. Cetrum M składa się z dwóch przylegających do siebie cetrów F Istieje jeszcze kilka iych rodzajów cetrów tego typu. 12