Анализ свойств кристаллов (исследовательское направление)

Москва  2020

Минис терс тво науки и высш его о б ра з о ва н и я рФ

ФеДераЛЬное госуДарственное автоноМное образоватеЛЬное уЧреЖДение 
высшего образования 
«наЦионаЛЬныЙ иссЛеДоватеЛЬскиЙ теХноЛогиЧескиЙ университет «Мисис»

институт новыХ МатериаЛов и нанотеХноЛогиЙ 
 
Центр профессиональной навигации и приема

Проект «Инженерный класс в московской школе»

№ 4301

А.П. Козлова

АнАлиз свойств кристАллов  
(исследовательское направление)

Методические указания

рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

УДК 548.0 
 
К59

Р е ц е н з е н т 
канд техн. наук, доцент М.В. Горшенков 

Козлова А.П. 
К59  
Анализ свойств кристаллов (исследовательское направление) : метод. указания / А.П. Козлова. – М. : Изд. Дом 
НИТУ «МИСиС», 2020. – 34 с.

В методических указаниях представлены основы строения кристаллических материалов с точки зрения симметрии, показана связь 
внутреннего строения веществ с их свойствами. Данные методические указания знакомят с принципами получения кристаллов и некоторыми аспектами использования таких материалов в современном 
мире.
Книга предназначена в качестве методических указаний для 
школьников, которые проходят обучение на элективных курсах в 
рамках городского образовательного проекта «Инженерный класс в 
московской школе», интересующихся естественными науками, выпускникам инженерных классов для подготовки к предпрофессиональному экзамену по направлению «Исследовательское».

УДК 548.0

 А.П. Козлова, 2020
 НИТУ «МИСиС», 2020

Содержание

Предисловие ................................................................. 4

1 Знакомство с кристаллом .............................................. 5

2 Симметрия кристаллов ................................................. 9

3 Как растут кристаллы ................................................ 14
3.1 Рост кристалла из расплава ......................................14
3.2 Рост кристаллов из раствора ....................................15
3.3 Рост кристаллов из паров .........................................16
3.4 Образование кристаллов из твердых веществ ..............16
3.5 Искусственные кристаллы .......................................17

4 Свойства кристаллов .................................................. 18
4.1 Закон Стено ...........................................................18
4.2 Окраска кристаллов  ...............................................19
4.3 Фотолюминесценция  ..............................................21
4.4 Пьезоэлектрический эффект ....................................25
4.5 Пироэлектрический эффект .....................................28

5 Применение кристаллов ............................................. 30

Заключение ................................................................ 32

Библиографический список  .......................................... 33

Предисловие

Новые материалы позволяют более просто и надежно решать сложные технические задачи, создавать современные машины, приборы, ткани.
Среди материалов кристаллы занимают особое место. Разнообразные геометрически строгие атомные структуры кристаллов, как чудесные пространственные сита, преобразуют один вид 
энергии в другой. Звуковые колебания можно превратить в электрический ток, а переменный ток – в звук, свет – в ток, выпрямлять и усиливать переменный ток в тысячи раз. Можно точно 
стабилизировать радиоволны, делить свет на лучи, поляризованные в разных направлениях, заставлять кристаллы «помнить» и 
«забывать» сообщенные им сигналы. Эти и другие преобразования кристаллы выполняют с минимальными потерями, быстро 
и точно, что делает их незаменимыми во многих приборах.
Как в доисторическую эпоху первые стальные копья и 
мечи делали из природного железа случайно найденных метеоритов, а потом научились выплавлять сталь, так и в наши дни 
сначала использовали кристаллы, выросшие в недрах земли и, 
лишь оценив их огромные возможности, стали искать пути искусственного их получения.
Целенаправленное получение кристаллов с требуемыми 
свойствами, подготовка специалистов – исследователей в области выращивания и применения кристаллических материалов – 
актуальные приоритетные научные и индустриальные задачи. 
Данные методические указания знакомят школьников в 
простой и доступной форме с тем, как возникают кристаллы, с 
их строением и некоторыми свойствами и являются дополнением к школьному курсу физики и химии. 
В результате освоения данных методических указаний обучающиеся будут знать основные принципы строения кристаллических веществ, основные методы получения искусственных 
и синтетических кристаллов с заданным свойствами, основные 
свойства кристаллических материалов, основные области применения кристаллических материалов и уметь определять основные элементы симметрии по внешней форме кристаллов, 
оценивать свойства кристаллических материалов по измерению 
оптических и пьезоэлектрических параметров.