2015-09-06
679
Більшість твердих тіл в природі мають кристалічну будову. Майже всі мінерали і всі метали в твердому стані – кристали.
Характерною особливістю кристалічного стану є анізотропія – неоднаковість тих чи інших фізичних властивостей (механічних, теплових, електричних, оптичних – наприклад, коефіцієнт пружності, діелектрична проникність, магнітна проникність, показник заломлення тощо) в одному і тому самому тілі в різних напрямках.
Тіла, властивості яких однакові в усіх напрямках, називають ізотропними. Ізотропними є гази, майже всі рідини (за винятком рідких кристалів), а також аморфні тверді тіла, котрі являють собою переохолоджені рідини з високою густиною (наприклад, скло).
Анізотропія кристалів зумовлена упорядкованим розташуванням частинок (атомів, молекул, іонів), з яких побудовані кристали. Упорядковане розташування частинок зумовлює зовнішній вигляд кристала. Кристалічні тіла обмежені плоскими гранями, котрі перетинаються під деякими, окремими для кожного виду кристала, кутами.
Правильність зовнішньої форми і анізотропія кристалів здебільшого не проявляється тому, що кристалічні тіла зустрічаються, як правило, у вигляді полікристалів – сукупності дрібних зерен-кристаликів, що виникли з великої кількості центрів кристалізації. Звичайні розміри таких зерен 10-6 – 10-7 м, форма їх неправильна. Межі між ними відрізняються від самого зерна за складом і структурою. Зерна в полікристалі орієнтовані неупорядковано. Полікристалами є природні камені та метали. Обережним вирощуванням можна отримати великі однорідні поодинокі кристали типової форми – монокристали.
Просторове розміщення структурних частинок кристала описується тривіальною періодичною функцією. Опису внутрішньої структури кристала допомагає формальна побудова (модель), яку називають просторовою решіткою. Просторова решітка – це нескінченна сукупність точок, розміщених у просторі так, що біля кожної точки сусідні точки розташовані таким самим чином. Виходячи з однієї точки, за допомогою трьох векторів 
можна знайти положення будь-якої іншої точки. Числові значення довжин векторів 
називають періодами трансляції (ідентичності).
Для опису кристалічної будови необхідно знати не тільки тип решітки, а й спосіб розміщення складових частинок кристала. Це можна зробити, визначивши елементарну комірку і розміщення частинок у ній. Елементарна комірка – найменша просторова частка кристала з максимально високою симетрією. Здебільшого це паралелепіпед, побудований на векторах трансляції 
. Цей паралелепіпед окрім ребер 
характеризується кутами 
між ребрами (рис. 10.1, а). Величини і однозначно визначають елементарну комірку і називаються її параметрами. Трансляцією комірки можна потім описати всю структуру кристала (рис. 10.1, б).
