ся наличием особенных полярных направлений. В кварце есть одно особенное направление (оптическая ось), но оно неполярно, аполярные оси не особенные, так как их три, поэтому кварц не пироэлектричен. Типичным представителем пироэлектрических кристаллов служит турмалин (З-m) (рис. 30). Для качественного наблюдения пироэлектричества нагретый кристалл посыпают смесью порошка серы и сурика, пропуская его через маленькое шелковое сито. Наэлектризованные отрицательно трением о сито частицы серы оседают на положительно заряженном конце кристалла, а частицы сурика — на отрицательном конце.
Магнитные свойства кристаллов. Магнитные свойства кристаллов также зависят от направления; при этом в кристаллах имеются направления наибольшего и наименьшего намагничивания. Поэтому если поместить между полюсами сильного электромагнита шар, сделанный из кристалла, то он будет стремиться расположиться в магнитном поле так, чтобы ось наибольшего намагничивания совпала с направлением поля. При жестком положении шара в поле магнита степень намагничивания будет различной для различных направлений.
Если мы будем откладывать по радиусам-векторам значения степени намагничивания, то для разных кристаллов получим разные по форме поверхности намагничивания. Относительно симметрии этих поверхностей можно сказать только, что она выше симметрии форм роста (подробнее см. Магнитизм).
Упругость кристаллов. Упругость и растяжимость кристаллов изучены довольно подробно. Упругими мы называем такие деформации кристалла, которые исчезают при устранении силы, производящей деформацию. По закону Гука, упругая деформация, напр. растяжение, пропорциональна вызывающей ее силе. Если сила вызывает удлинение, то коэффициент пропорциональности между ними носит название коэффициента линейного растяжения.
Обратная его величина называется модулем упругости. На рис. 55 дана поверхность модулей Рис. 55. Поверхности мо
упругости для кварца. дулей упругости кварца.
Симметрия этой поверхности получается из симметрии идеального многогранника роста добавлением центра симметрии. В соответствии с этим для поверхностей упругости кристаллов можно установить всего одиннадцать видов симметрии. Поликристаллы ведут себя как изотропные тела.
Математическая теория упругости кристаллической среды была разработана еще в 19 в.
Навье, Коши, Пуассоном, В. Томсоном и др.
Окончательное завершение этой теории дано Фохтом в 1910. Во всех этих теориях упругие константы кристаллов берутся из опыта. Теория кристаллической решотки, развиваемая в наше время (М. Борн и др.), ставит своей задачей вычисление упругих констант на основании структуры кристалла и сил взаимодействия между атомами и ионами. Удалось провестивычисление для простых гетерополярных кристаллов (типа каменной соли) и нек-рых решеток металлов. Результаты всех этих расчетов находятся в хорошем соответствии с опытными данными. В тесной связи с упругостью кристаллов строится теория распространения звука в кристалле, или акустика кристаллов, к-рая в скором времени, надо думать, займет положение самостоятельной части К. В отличие от света звук претерпевает в кристалле не двойное, а тройное преломление, отвечающее двум волнам с поперечными и одной волне с продольными колебаниями.
V. Учение о телах полупериодической
структуры.
Наряду с однородными анизотропными телами, имеющими решетчатую и непериодическую структуру, мыслимы и такие однородные тела, к-рые в одних направлениях построены прерывно, а в других непрерывно или статистически непрерывно. Моделью таких тел может служить стопа бумаги, к-рая во всех направлениях, параллельных плоскостям листов, имеет сплошное, а в направлении, перпендикулярном к листам, — периодическое строение. Другим примером служит пачка шестигранных карандашей, имеющая в направлении оси карандаша непрерывное, а во всех других направлениях — периодическое строение.
Симметрия полупериодических структур. Исследование вопроса о симметрии полупериодических структур показывает, что в них теоретически возможны все элементы симметрии трехмерного пространства, т. е. оси любого наименования, винтовые оси, плоскости симметрии и т. д. Число видов симметрии полунепрерывных сред, так же как и непрерывных сред, бесконечно велико. В приведенном выше примере стопы бумаги мы имеем бесконечное множество осей непрерывных переносов в плоскости листов, оси конечных переносов в других направлениях, бесконечные оси, перпендикулярные листам, двойные оси, центр симметрии, продольные и поперечные плоскости симметрии.
Жидкие кристаллы. Жидкие кристаллы впервые стали изучаться Леманом в 1888. Они были названы так потому, что, будучи типичными жидкостями, обладают нек-рыми свойствами, характерными для кристаллов; так, при нагревании они «плавятся» в обыкновенную изотропную жидкость при строго определенной температуре; они обладают двойным лучепреломлением, иногда могут иметь свою особую форму, отличающуюся от формы капель жидкости; они могут давать с «настоящими» кристаллами закономерные сростки, ориентироваться в магнитном и электрическом полях и т. д. (рис. 56, 57). Кроме перечисленных сходств, жидкие кристаллы имеют и существенные отличия от типичных кристаллов: они но тверды, не имеют структуры решотки, для них не существует закона целых чисел, закона постоянства углов; они имеют симметрию, не укладывающуюся в 32 вида, и т. д. Почти полвека ученые спорят о том, насколько допустимо называть эти образования «жидкими кристаллами». В свое время этот спор имел глубокое принципиальное значение, ибо в нем решался вопрос о возможности существования нового четвертого «состояния». В настоящее время этот спор потерял смысл благодаря предложению Фриделя (1931) положить в основу классиПримеры^ полупериодических
структур.
