В посібнику висвітлені основні питання кристалохімії і кристалографії, розглянуті механічні, теплові, електронні властивості твердих тіл, а також оптичні і магнітні властивості речовини. Особливу увагу звернуто на визначальний вплив хімічного зв'язку, близького порядку на фізичні властивості твердих тіл, а також розглянуто класифікацію твердих тіл на основі уявлень про зонну теорію. Висвітлено методи дослідження фізичних властивостей твердих тіл, фізичні явища та ефекти, що лежать в їх основі. Для підвищення ефективності самостійної роботи студентів в посібнику в кінці кожного розділу с контрольні запитання, а також тестові завдання, за допомогою яких можна контролювати якість засвоєння навчального матеріалу Посібник призначений для студентів денної та заочної (дистанційної) форм навчання спеціальності "Прилади та методи неруйнівного контролю", а також може бути корисним для студентів інших суміжних інженерних спеціальностей напряму підготовки фахівців "Прилади" та викладачів вищих технічних навчальних закладів. Зміст Вступ 7 Розділ 1 Хімічний зв'язок і різновидності твердих тіл 9 1.1 Електронна будова атомів і хімічний зв'язок 9 1.1.1 Електронна структура атомів 9 1.1.2 Порядок заповнення електронами атомних оболонок 11 1.1.3 Міжатомні взаємодії та зв'язки в кристалах 14 1.2 Типи хімічного зв'язку 20 1.2.1 Йонний зв'язок 20 1.2.2 Ковалентний зв'язок 21 1.2.3 Металічний зв'язок 23 1.2.4 Водневий зв'язок 25 1.2.5 Ван-дер-ваальсовий зв'язок . 27 1.3 Формування кристалічних структур 29 Контрольні запитання 31 Тести для контролю засвоєння матеріалу 31 Розділ 2. Елементи кристалохімії 33 2.1 Періодична ґратка. Близький і далекий порядок. Енергія ґратки. Атомний радіус, координаційне число. Упакування атомів 33 2.2 Типи найщільнішого упакування шарів 36 2.3 Поліморфізм, ізоморфізм. Тверді розчини 42 2.3.1 Політипізм 42 2.3.2 Ізоморфізм 42 2.3.3 Поліморфізм 43 Контрольні запитання 43 Тести для контролю засвоєння матеріалу 44 Розділ 3. Види твердих тіл 46 3.1 Скритокристалічні та кристалічні тверді тіла 46 3.2 Аморфні тіла 48 3.3 Стекла 49 3.4 Полімери 52 3.5 Композиційні матеріали 53 3.6 Поверхня твердого тіла. Уявлення про адсорбцію та поверхнево-активні речовини. 55 3.7 Нові матеріали та їх властивості 60 3.7.1 Рідкі кристали 60 3.7.2 Композиційні та армовані матеріали 69 3.7.3 Уявлення про старіння та довговічність матеріалів 70 Контрольні запитання 71 Тести для контролю засвоєння матеріалу 71 Розділ 4. Електронна будова твердих тіл. Зонна теорія 74 4.1 Квантово-механічний опис твердих тіл 74 4.2 Хвильова функція електрона в періодичному полі 76 4.3 Розщеплення енергетичних рівнів валентних електронів і утворення зон дозволених значень енергії 78 4.4 Заповнення енергетичних зон електронами. Валентна зона та зона провідності. Класифікація твердих тіл з точки зору зонної теорії 81 Контрольні запитання 85 Тести для контролю засвоєння матеріалу 85 РОЗДІЛ 5. Основні елементи кристалографії 86 5.1 Структура кристала і просторова решітка. Анізотропія 86 5.2 Види кристалічних структур. Ґратки Браве 88 5.2.1 Ґратки Браве 89 5.2.2 Решітки з базисом 92 5.3 Кристалографічні символи. 92 5.3.1 Закон цілих чисел 92 5.3.2 Індекси Міллера 93 5.3.3 Кристалографічний напрямок 94 5.3.4 Кут між двома напрямками в кристалі 95 5.4 Основи симетрії кристалічних структур 96 Контрольні запитання. 97 Тести для контролю засвоєння матеріалу 97 Розділ 6 Дефекти кристалічної структури та експериментальні методи її дослідження 100 6.1 Дефекти кристалічної структури, фонони 100 6.2 Види дефектів твердих тіл. 101 6.2.1 Точкові дефекти 102 6.2.2 Лінійні дефекти 105 6.2.3 Плоскі дефекти 106 6.2.4 Об'ємні дефекти 108 6.3 Експериментальні методи вивчення структури твердих тіл 110 6.3.1 Інтроскопія 110 6.3.2 Використання випромінювання трьох видів: фотонів, електронів та нейтронів для вивчення структури твердих тіл 116 6.3.3 Експериментальні дифракційні методи. Метод Лауе, метод обертання кристалу, метод порошку 122 Контрольні запитання 126 Тести для контролю засвоєння матеріалу 126 Розділ 7 Основні властивості твердих тіл 129 7.1 Електропровідність металів і напівпровідників 129 7.1.1 Електричні властивості металів 129 7.1.2 Провідність напівпровідників 131 7.2 Оптичні властивості твердих тіл 139 7.2.1 Поглинання світла, фотопровідність 139 7.2.2 Явище люмінесценції у кристалах 142 7.3 Механічні властивості твердих тіл 146 7.4 Теплові властивості твердих тіл 149 Контрольні запитання 150 Тести для контролю засвоєння матеріалу 151 Розділ 8 Діелектрики та сегнетоелектрики 152 8.1 Полярні та неполярні молекули. Вільні та зв'язані заряди 152 8.1.1 Поляризація діелектриків.... 154 8.2 Сегнетоелектрики. Температура Кюрі 162 8.3 П'єзоелектричний ефект 169 Контрольні запитання 171 Тести для контролю засвоєння матеріалу 171 Розділ 9 Магнітні властивості речовини 174 9.1 Речовини в магнітному полі. Вектор намагнічення 174 9.2 Вектор напруженості магнітного поля. Магнітна сприйнятливість і проникність магнетиків 176 9.3. Магнітні властивості атомів... 178 9.4 Діамагнетики. Парамагнетики 180 9.4.1 Ларморівська прецесія. Незалежність діамагнітної сприйнятливості від температури 180 9.4.2. Парамагнетики. Механізм їх намагнічування 182 9.4.3. Електронний парамагнітний резонанс 184 9.4.4. Ядерний магнітний резонанс 185 9.5 Феромагнетики 187 9.5.1 Феромагнетики. Магнітний гістерезис 187 9.5.2 Класифікація феромагнітних матеріалів. 190 9.5.3 Закон Кюрі-Вейса 192 9.5.4 Гіромагнітні явища. Досліди Бернетта та Ейнштейна і де Гааза 193 9.6 Теорія феромагнетизму. Види феромагнетиків 196 9.6.1. Феромагнетизм 196 9.6.2 Антиферомагнетики. Ферримагнетизм 197 9.6.3 Ферити, їх властивості 199 9.7 Новинки 200 Контрольні запитання 204 Тести для контролю засвоєння матеріалу 205 Розділ 10 Фізика металів. . 207 10.1 Електропровідність металів. Теорія Друде 207 10.2 Ефект Холла 212 10.3 Магнітоопір 214 10.4 Теплопровідність 215 10.5 Термоелектричні матеріали 216 10.6 Теорія провідності металів Зоммерфельда 220 10.7 Надпровідність 226 Контрольні запитання 233 Тести для контролю засвоєння матеріалу 234 Розділ 11 Експериментальні методи вивчення твердих тіл 237 11.1 Методи вивчення хімічного зв'язку 237 11.2 Методи вивчення структури кристалів 237 11.3 Дослідження механічних властивостей 240 11.4 Дослідження теплових властивостей 242 11.5 Дослідження магнітних властивостей 243 11.6 Дослідження оптичних властивостей 246 Контрольні запитання 249 Тести для контролю засвоєння матеріалу 250