The new science of strong materials



Download 2,82 Mb.
Pdf ko'rish
bet124/163
Sana29.04.2022
Hajmi2,82 Mb.
#591981
1   ...   120   121   122   123   124   125   126   127   ...   163
Bog'liq
Гордон - Почему мы не проваливаемся сквозь пол

Наблюдение дислокаций
Какой правдоподобной и логичной ни была бы научная гипотеза
,
для большинства людей она остается все
-
таки голой
абстракцией
,
пока нельзя будет что
-
то потрогать собственными руками или увидеть собственными глазами
.
Косвенных
или математических доказательств для них недостаточно
.
Примером может служить тепловая теория
.
Из элементарной
физики каждый знает
,
что температура вещества определяется непрерывным и беспорядочным движением его молекул
.


VIVOS VOCO: 
Дж

Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» - 
Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART03.HTM
Но поскольку в том же курсе физики говорится еще
,
что молекулы слишком малы
,
чтобы их видеть
,
а также потому
,
что
ощущения тепла и холода никоим образом не связываются с представлением о движущихся частицах
, -
мысль о теплоте
,
как о молекулярном движении
,
обычно не ощущается нами как реальность
.
Ботаник Броун в
1827 
году
,
наблюдая в микроскоп пыльцу некоторых цветов
,
обнаружил
,
что она находится в
непрерывном приплясывании
.
Броуновское движение мельчайших твердых пылинок
,
взвешенных в воде
,
легко можно
увидеть
.
Капните
,
например
,
обычной китайской туши или акварели на предметное стеклышко микроскопа и
,
накрыв
каплю другим стеклом
,
взгляните на нее при довольно большом увеличении обычного оптического микроскопа
.
Вы
увидите
,
что частицы помельче носятся в совершенно сумасбродной джиге
.
Сколько бы вы ни
смотрели на этот танец
,
он
будет продолжаться
.
А за танцем кроется вот что
.
Сами частицы туши или краски имеют что
-
нибудь около микрона в
поперечнике
,
то есть они в несколько тысяч раз больше окружающих их молекул жидкости
.
Молекулы носятся взад
-
вперед совершенно беспорядочным образом
.
Наши частицы вовлекаются в эту толчею
.
Те частицы
,
что покрупнее
,
никак
не реагируют на толчки
,
а вот для частиц помельче молекулярные толчки оказываются чувствительными
,
они прыгают от
них в разные стороны так
,
что все это видно в обычный оптический микроскоп
.
После того как вы увидели своими глазами броуновское движение
,
ваше представление о природе теплоты будет уже
совсем иным
.
Теперь вы можете сказать
,
что не просто заучили какие
-
то объективные научные истины
,
а уже на ты с
кинетической теорией тепла
.
Разница примерно такая же
,
как читать о заходе солнца и самому наблюдать закат
.
То же самое и с дислокациями
.
Абстрактная теория становилась очень осязаемым явлением
.
Но как же увидеть
дислокации
?
Прежде всего с помощью химического травления
.
Мы уже говорили
,
что деформированные межатомные
связи более уязвимы для химических и физических воздействий
,
чем недеформированные
.
Следовательно
,
если
протравить кристалл
(
обычно в кислотном растворе
),
то места
,
где дислокации выходят на поверхность
,
протравятся
более интенсивно
,
чем окружающий материал
.
В результате на поверхности кристалла появится серия так называемых
ямок травления
,
которые обычно легко просматриваются в оптический микроскоп
.
Такая техника наблюдения
дислокаций очень распространена
,
и специалисты
,
наблюдая полученные путем травления оспинки
,
могут сделать
довольно далеко идущие выводы
.
Одним из ухищрений здесь является раскалывание кристалла надвое
.
Любая
дислокация
,
существовавшая в кристалле до начала эксперимента и проходившая через плоскость раскола
,
будет
,
конечно
,
одной и той же на обеих половинках
.
Одна из половинок выбирается как контрольная и травится немедленно
,
чтобы выявить исходную дислокационную картину
,
а другая половинка деформируется
(
либо с нею ставится какой
-
то
другой эксперимент
),
а уж затем травится
.
Сравнивая картину ямок травления на двух поверхностях
,
можно видеть
,
какие из дислокаций образовались в ходе эксперимента
,
а какие
-
передвинулись
.
Травление
-
полезный прием
,
но его нельзя считать способом прямого наблюдения дислокаций
.
Следующий шаг в этом
направлении был сделан Хиршем в Кэвендишской лаборатории
(
Кембридж
).
Он использовал свойство очень тонкой
металлической фольги быть практически прозрачной в электронном микроскопе
,
а вот любые нарушения
кристаллической решетки дают темные образования
.
Поэтому дислокации представляются здесь темными линиями на
белом фоне
.
Все это хорошо
,
но было бы интереснее взглянуть на движущуюся дислокацию
,
а для этого на нее нужно воздействовать
,
создав какое
-
то напряжение
.
Нелегко приложить механическое напряжение непосредственно к фольге
,
которая настолько
тонка
,
что становится прозрачной для электронного пучка
.
Поэтому Хирш использовал для нагрева фольги
,
расширения
и
,
стало быть
,
нагружения образца энергию самого электронного пучка
.
Все сработало очень хорошо
,
и Хирш
смог снять
кинофильм о дислокациях в движении
.
Фильм получился очень впечатляющим
.
Дислокации являли собой таинственную
картину суетящихся мышей
.
Опыты Хирша
,
однако
,
не преследовали цель увидеть индивидуальные атомы или трехмерную шахматную доску
кристаллической решетки
.
Дислокации у Хирша были всего лишь черными линиями деформации на белом или сером
фоне
.
Но
,
как мне кажется
,
чего мы действительно хотим
,
так это увидеть слой атомов
,
обрывающийся где
-
то в
кристаллической решетке
.
Однако
,
прежде чем увидеть дислокацию в кристаллической решетке
,
нужно бы увидеть
...
саму решетку
.
В металлах и в большинстве обычных кристаллов параметр решетки близок к

А
.
А в те времена
,
о
которых я сейчас говорю
(
середина
50-
х годов
),
самое лучшее разрешение электронного микроскопа было около
10 
А
.
Стало быть
,
не было никакой надежды увидеть атомные слои обычными средствами
.
Эту трудность первым преодолел
Джим Ментер
,
работавший в Хинкстон Холле близ Кембриджа
.
Он приготовил тонкие кристаллики вещества
,
называемого фталоцианином платины
.
Молекула этого органического соединения
-
плоская
,
примерно квадратная
,
около
12 
А в поперечнике
.
В середине квадрата
-
дырка
,
а в этой дырке в случае фталоцианина платины
-
атом платины
.
В
кристалле эти плоские молекулы упаковываются так
,
что гасстояние между слоями молекул оказывается
12 
А
,
и центре
каждого ряда молекул проходит линия тяжелых атомов платины
,
стоящих особняком от легких атомов панической
молекулы
.
Таким образом получаются линии платиновых атомов в регулярном кристаллическом расположении
,
расстояние между которыми
12 
А вместо обычных

А
.
Органическую часть молекулы можно считать прозрачной
набивкой
,
которая держит на нужном расстоянии плотные
,
с неясными очертаниями атомы платины
.
Настраивая микроскоп на максимальное разрешение
,
можно было увидеть решетку этого кристалла
.
Пожалуй
,
она была
похожа на нарисованные угольком слегка
лохматые полосы на более светлом сероватом фоне
-
что
-
то вроде строк на
телевизионном экране
.
Бросалась в глаза невероятная регулярность кристалла
.
При большом
,
увеличении бесчисленные
рыхловатые полоски тянулись идеально прямо
.
Конца им
,
казалось
,
нет
.
Число слоев было огромным
.
Миллионы
миллионов молекул
,
каждая точно на своем месте
.


VIVOS VOCO: 
Дж

Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» - 
Download 2,82 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   120   121   122   123   124   125   126   127   ...   163




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish