Кристаллы и их применение

«Кристаллы и их применение.» Красная Дубрава 2017 Оглавление 1.Введение……………………………………………………………………...…1 2.Цели и задачи………………………………………………………………......2 3.Кристалы и их физические свойства……………………………………..3­7 4. Кристаллы ­ драгоценные камни…………………………………………7­9 5. Оптические свойства драгоценных камней…………………………..….10 6. Жидкие кристаллы……………………………………………………....10­12 7. Области применения жидких кристаллов…………………………....12­13 8. Применение кристаллов в науке и технике…………………………..13­15 9. Выводы проектно­ исследовательской работы………………..………...16 10.Заключение…………………………………………………………………..17 11Список использованной литературы………………………………………………………..18 Введение Мы живём в мире, в котором большая часть веществ находится в  твёрдом состоянии. Мы пользуемся различными механизмами,  инструментами, приборами. Живём в домах и квартирах. Имеем мебель, бытовые приборы, современнейшие средства связи: телевидение, радио,  компьютеры и т. д. А ведь все это твёрдые тела. С физической точки  зрения, человек – твёрдое тело. Так что же такое твёрдые тела? В отличие от жидкостей, твёрдые тела сохраняют не только объём, но и  форму, т. к. положение в пространстве частиц, составляющих тело,  стабильно. Из­за значительных сил межмолекулярного взаимодействия  частиц не могут удаляться друг от друга на значительные расстояния. В природе часто встречаются твёрдые тела, имеющие форму  правильных многогранников. Такие тела назвали кристаллами. Изучение физических свойств кристаллов показало, что геометрически  правильная форма – не главная их особенность. Знаменитое изречение академика А.Е. Ферсмана “Почти весь мир  кристалличен. В мире царит кристалл и его твёрдые прямолинейные  законы” полностью согласуется с неугасающим научным интересом  учёных всего мира и всех областей знания к данному объекту  исследования. В конце 60­х годов прошлого века начался серьёзный  научный прорыв в области жидких кристаллов, породивший  “индикаторную революцию” по замене стрелочных механизмов на  средства визуального отображения информации. Позже в науку вошло  понятие биологический кристалл (ДНК, вирусы и т. д. ), а в 80­х годах  ХХ века – фотонный кристалл. . Тема “Кристаллические тела” считаем актуальна. Благодаря новейшим открытиям в области физики твёрдого тела, а точнее в физике  кристаллических тел произошёл огромный скачок в развитии науки и  техники, современных средств связи, компьютерной техники,  космических аппаратов. Поэтому мы наиболее полно и всесторонне решили изучить эту  проблему, поставили цели и определённые задачи. Цели работы:  Проследить эволюцию взглядов на природу кристаллов;  Изучить строение и физическое свойства кристаллов, благодаря  которым они нашли такое широкое применение;  Исследовать области применения кристаллов;  Выяснить, почему человек издавна обращает внимание на  некоторые кристаллы и называет их драгоценными, за какие  свойства и качества. Задачи:  Провести анализ источников по теме проекта;  Познакомиться с представлениями ученых о твердых кристаллах  на протяжении нескольких столетий;  Изучить физические свойства кристаллов;  Познакомиться с применением жидких кристаллов;  Создать мультимедийную презентацию по теме проекта. 2. Кристаллы и их физические свойства 2. 1. Понятие “кристалл”. Слово “кристаллос” у древних греков обозначало лед. Так же назывался и водяно­прозрачный кварц (горный хрусталь), ошибочно считавшийся  тогда “окаменевшим льдом”. Впоследствии этот термин был  распространён на все кристаллические тела. Кристаллами обычно называют твердые тела, образующиеся в  природных или лабораторных условиях и имеющие вид многогранников, которые напоминают самые строгие геометрические построения.  Поверхность таких фигур ограничена совершенными плоскостями ­  гранями, пересекающимися по прямым линиям ребрам. Точки  пересечения ребер образуют вершины. 2.2 Разнообразие форм кристаллов. Симметрии в кристаллах. Форма кристалла зависит от его внутреннего строения, т. е. от  кристаллической структуры (под структурой понимается  пространственное расположение всех материальных частиц: атомов,  молекул, ионов, слагающих кристалл). В течение долгих столетий геометрия кристаллов казалась таинственной и неразрешимой загадкой. В 1619 г. великий немецкий математик и  астроном Иоганн Кеплер (1571­1630) обратил внимание на шестерную  симметрию снежинок. Он попытался объяснить её тем, что кристаллы  построены из мельчайших одинаковых шариков, теснейшим образом  присоединенных друг к другу (вокруг центрального шарика можно  вплотную разложить только шесть таких же шариков). По пути,  намеченному Кеплером, пошли впоследствии Роберт Гук (1635­1703) и  М. В. Ломоносов (1711­1765). Они также считали, что элементарные  частицы внутри кристаллов можно уподобить плотно упакованным  шарикам. Принцип плотнейших шаровых упаковок лежит в основе  структурной кристаллографии. Через 50 лет после Кеплера (в 1669 г. ) датский геолог, кристаллограф  Николаус Стеной (1638­1686) впервые сформулировал основные  понятия о формировании кристаллов: “Рост кристалла происходит не  изнутри, как у растений, но путем наложения на внешние плоскости  кристалла мельчайших частиц, приносящихся извне некоторой  жидкостью”. Кристаллограф Репе Жюст Гаюи (1743­1822) заметил, что случайно  выпавший из его рук большой кристалл кальцита раскололся па  множество маленьких параллелепипедальных (ромбоэдрических)  осколков (кальцит обладает хорошей спайностью способностью  раскалываться — по ромбоэдру). В этот именно момент в его уме  зародилась новая теория строения кристаллов. Гаюи предположил, что  кристаллы построены не из мельчайших шариков, а из молекул  параллелепипедальной формы и что предельно малые спайные осколки  и являются этими самыми молекулами.  Французский кристаллограф Браве будучи моряком­метеорологом  заинтересовался формами снежинок и стал углубленно заниматься  наукой о кристаллах. В отличие от своих предшественников, приписывавших элементарным частицам в кристаллах шаровую или  параллелепипедальную форму, Браве отказался от всяких предполо­ жений относительно таинственных и недоступных тогда форм молекул  или атомов. Молекулярные “кирпичики” Гаюи были заменены Браве  точками центрами их тяжести. Выделив в кирпичной кладке центры  тяжести всех кирпичиков, получим уже знакомую нам  пространственную решетку. 2. 3. Монокристаллы и поликристаллы Кристаллические тела могут быть монокристаллами и  поликристаллами. Монокристаллом называют одиночный кристалл,  имеющий макроскопическую упорядоченную кристаллическую  решётку. Монокристаллы обычно обладают геометрически правильной  внешней формой, но этот признак не является обязательным. Большинство встречающихся в природе и получаемых в технике  твердых тел представляют собой совокупность сросшихся друг с  другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов ­  кристаллитов. Такие тела называются поликристаллами. В отличие от  монокристаллов поликристаллы изотропны, т. е. их свойства одинаковы  во всех направлениях. 2. 4 Полиморфизм кристаллов Многие вещества в кристаллическом состоянии могут существовать в  двух или более фазовых разновидностях (модификациях),  отличающихся физическими свойствами. Это явление называется  полиморфизмом. Каждая модификация устойчива в определенном  интервале температур и давлений. Упорядоченное расположение атомов или молекул в кристалле  определяется действием сил межатомного или межмолекулярного  взаимодействия. Тепловое движение атомов и молекул нарушает эту  упорядоченную структуру. При каждом сочетании давления и  температуры реализуется тот тип укладки частиц, который в данных  случаях наиболее устойчив и энергетически выгоден, т. е. то или иное  фазовое состояние. Превращения кристаллов одного и того же вещества с различным типом  решетки друг с другом происходят в соответствии с фазовыми  переходами типа плавления и испарения. Каждому давлению  соответствует определённая температура, при которой оба типа  кристаллов сосуществуют. При изменении этих условий происходит  фазовый переход. Хорошим примером данного явления является  углерод. В природе встречаются три аллотропические модификации  углерода: алмаз, графит и карбин. Алмаз кристаллическое вещество с атомной кристаллической решеткой. Каждый атом в кристалле алмаза связан атомами. Это обусловливает  исключительную твердость алмаза. Алмаз широко применяют для  обработки особо твердых материалов: для резки стекла, при буровых  работах, для вытягивания проволоки и др. Алмаз практически не  проводит электрический ток, плохо проводит тепло. Прозрачные  образцы алмаза сильно преломляют лучи света и при огранке красиво  блестят, из таких алмазов делают украшения (бриллианты). Графит непрозрачен, серого цвета, обладает металлическим блеском. В  кристаллической решетке графита атомы углерода расположены  слоями, состоящими из шестичленных колец. В них каждый атом  углерода связан прочными ковалентными связями с тремя соседними  атомами. За счет четвертого валентного электрона каждого слоя  возникает металлическая связь. Этим объясняется металлический блеск и довольно хорошая электрическая проводимость и теплопроводность  графита. Из графита изготовляют электроды для электрохимических и  электрометаллургических процессов. Между слоями в графите действуют межмолекулярные силы. Поэтому  графит легко расслаивается на чешуйки. При слабом трении графита о  бумагу на ней остается серый след (“графит” от латинского  “пишущий”). Графит применяют для изготовления грифелей  карандашей, в технике в качестве смазочного материала. Графит тугоплавок, химически весьма устойчив. Из смеси графита с  глиной изготовляют, огнеупорные тигли для выплавки металлов в  металлургии. Графит применяют как материал для труб теплообменников в химической промышленности. В ядерных реакторах  его используют в качестве замедлителя нейтронов. 2. 5 Анизотропия кристаллов Плотность расположения частиц в кристаллической решетке не  одинакова по различным направлениям. Это приводит к зависимости  свойств монокристаллов от направления анизотропии. Анизотропия ­ зависимость физических свойств вещества от  направления. Физические свойства поликристаллов не зависят от  направления: они изотропны. Изотропия независимость физических свойств вещества от направления. Простейший пример анизотропии кристаллов ­ неодинаковая их  прочность по разным направлениям. Это свойство наглядно проявляется при дроблении кристаллических тел. Графит ­ пример кристалла с так называемой слоистой структурой, у  него различие структуры вдоль слоев и поперёк них бросается в глаза. В других структурах эти различия могут быть не так уж очевидны, но  всегда от симметрии структуры, от расположения атомов, от сил связи  между ними зависит анизотропия свойств кристалла. Особенно наглядна анизотропия механических свойств кристаллов.  Кристаллы со слоистой структурой ­ слюда, гипс, графит, тальк в  направлении слоев совсем легко расщепляются на тонкие листочки, но  невозможно разрезать или расколоть их в других плоскостях. Бесцветные кристаллы каменной соли прозрачны, как стекло. А вот  разбиваются они совсем не как стекло. Если ударить ножом или  молоточком по кристаллу, он разбивается на кубики с ровными,  гладкими, плоскими гранями. Это явление спайности. т. е. способности  раскалываться по ровным, гладким плоскостям, так называемым  плоскостям спайности. Кристаллы кальцита тоже обладают весьма  совершенной спайностью: при ударе они всегда разбиваются 3. Кристаллы ­ драгоценные камни. 3. 1 Происхождение и строение драгоценных камней. Все драгоценные камни, за редким исключением, принадлежат миру  минералов. Напомним об их происхождении и строении. Минералы  могут возникать различными способами. Одни образуются из огненно­ жидких расплавов и газов в недрах Земли или из вулканических лав,  извергнутых на ее поверхность (магматические минералы). Другие  выпадают из водных растворов либо растут с помощью организмов на  (или вблизи) земной поверхности (осадочные минералы). Новые  минералы образуются путем перекристаллизации уже существующих  минералов под влиянием больших давлений и высоких температур в  глубинных слоях земной коры (метаморфические минералы).  Химический состав минералов выражают формулой. Примеси при этом  не учитываются, даже если они вызывают появление цветовых оттенков, вплоть до полного изменения цвета минерала. Почти все минералы  кристаллизуются в определенных формах, то есть представляют собой  кристаллы ­ однородные по составу тела с регулярным расположением  атомов, ионов или молекул в решетке. Кристаллы характеризуются  строгими геометрическими формами и ограничены преимущественно  гладкими плоскими гранями. В большинстве своем кристаллы мелки,  отчасти даже микроскопически малы; но встречаются и гигантские  экземпляры. 3. 2 Самоцвет или драгоценный камень. Эту группу камней отличает одна объединяющая их черта ­ особая  красота. Драгоценный камень ­ понятие, не имеющее единого  определения. Самоцветами называли лишь немногие камни. Ныне число  их резко возросло и продолжает увеличиваться. В большинстве своем  это минералы, гораздо реже ­ минеральные агрегаты (горные породы). К  драгоценным камням относят также некоторые материалы  органического происхождения: янтарь, кораллы, жемчуг. Даже  ископаемые органические остатки (окаменелости) используются в  качестве украшений. По своему назначению к драгоценным камням  близок ряд других ювелирных материалов: дерево, кость, стекло и  металл. Воспроизведение природных самоцветов путем синтеза, а также искусственное получение камней, не имеющих аналогов в природе, еще  больше расширило многообразие драгоценных камней.Принято  различать ювелирные (драгоценные) камни, применяющиеся в  ювелирных изделиях, и поделочные камни, предназначенные для  производства камнерезных изделий (шкатулок, пепельниц и т. п.), а  также промежуточную группу ювелирно­поделочных камней. Ювелирное изделие. Это украшение, состоящее из одного или  нескольких драгоценных камней, оправленных в благородный металл.  Иногда ювелирными изделиями называют и шлифованные драгоценные  камни без оправы, а также украшения из драгоценных металлов без  камней. Самоцветы известны человеку уже не менее семи тысячелетий.  Первыми из них были аметист, горный хрусталь, янтарь, гранат, нефрит, яшма, кораллы, лазурит, жемчуг, серпентин, изумруд и бирюза. Эти  камни долгое время оставались доступными лишь представителям  привилегированных классов и не только служили украшениями, но и  символизировали общественный статус их владельцев. В наши дни находятся люди, которые надевают оправленный в золото  или платину драгоценный камень, чтобы продемонстрировать свою  состоятельность, но чаще ювелирные украшения служат нашему  собственному удовольствию, доставляя радость своей красотой и  гармонией. Даже сегодня мы приобретаем тот или иной самоцвет, испытывая к  нему какую­то непонятную симпатию или склонность. Неудивительно,  что в прежние, менее просвещенные времена драгоценным камням  приписывалась таинственная сила. Самоцветы служили амулетами и  талисманами, якобы защищавшими от враждебных сил их обладателя и  приносившими ему счастье. Одни камни оберегали от зла, другие  сохраняли здоровье, служили противоядием, спасали от чумы, вызывали милость владык или способствовали благополучному возвращению из  плавания. Вплоть до начала XIX в. драгоценные камни использовали даже в  лечебных целях. В одних случаях считалось достаточным иметь определенный камень, в других ­ его накладывали на больное место, в  третьих ­ толкли в порошок и принимали внутрь. Старинные лечебники  содержат “точные” сведения, какой камень может помочь от той или  иной болезни. Лечение драгоценными камнями получило название  литотерапии. Порой оно приносило успех, однако его следует  приписывать не самому камню, а психологическому внушению,  оказавшему благотворное действие на больного. Неудачи в лечении  объяснялись тем, что камень оказался “не настоящим”. В Японии и  сегодня в медицинских целях продаются таблетки из истолченных в  порошок жемчужин, (то есть в основном из углекислого кальция). Прямым следствием бытовавшего представления о сверхъестественных  силах, присущих драгоценным камням, явилась их связь с астрологией:  их “приписали” к зодиакальным созвездиям. Отсюда возникли  “счастливые” камни дней рождения, то есть самоцветы, которые  надлежало носить людям, рожденным под тем или иным знаком  Зодиака. Эти камни должны всегда сопутствовать своим владельцам,  якобы защищая их от всякого рода напастей. Впоследствии такие  самоцветы стали “счастливыми” камнями месяцев. Равным образом  существуют камни, которые связывают с Солнцем, Луной и планетами  нашей Солнечной системы. С течением времени “приписка”  драгоценных камней неоднократно менялась. Совсем недавно  некоторые страны избрали себе в качестве государственного символа  драгоценный камень, добываемый на их территории. Но зачастую самоцветы рассматриваются исключительно как  помещение капитала. И действительно, высокая стоимость драгоценных камней, заключенная в столь малую форму, доказала свою стабильность  во всех экономических бурях последних десятилетий. 3. 3 Плотность Плотностью (прежде ее именовали удельным весом) называется  отношение массы вещества к массе того же объема воды.  Следовательно, камень, имеющий плотность 2,6, во столько же раз  тяжелее равного объема воды. Плотность драгоценных камней колеблется от 1 до 7. Камни с  плотностью ниже 2 кажутся нам легкими (янтарь 1,1), от 2 до 4 ­  нормальной тяжести (кварц 2,65), и выше 5 ­ тяжелыми (касситерит 7,0). Наиболее дорогие драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир,  имеют более высокую плотность, чем главные породообразующие  минералы, прежде всего кварц и полевой шпат. Благодаря этому в  текучих водах они отлагаются раньше кварцевых песков и  накапливаются в так называемых россыпных месторождениях. 4. Оптические свойства драгоценных камней В ряду физических свойств драгоценных камней оптические свойства  играют главенствующую роль, определяя их цвет и блеск, сверкание  (“огонь”) и люминесценцию, астеризм, иризацию и прочие световые  эффекты. При испытании и идентификации драгоценных камней также  все большее место отводится оптическим явлениям. 4. 1 Цвет Цвет ­ первое, что бросается в глаза при взгляде на всякий драгоценный  камень. Однако для большинства камней их цвет не может служить  диагностическим признаком, так как многие из них окрашены  одинаково, а некоторые выступают в нескольких цветовых обличиях. Причиной различных окрасок является свет, то есть электромагнитные  колебания, лежащие в определенном интервале длин волн.  Человеческий глаз воспринимает только волны так называемого  оптического диапазона ­ примерно от 400 до 700 нм. Эта область  видимого света подразделяется на 7 главных частей, каждая из которых  соответствует определенному цвету спектра: красному, оранжевому,  желтому, зеленому, голубому, синему, фиолетовому. При смешении  всех спектральных цветов получается белый цвет. Если, однако, какой­ либо интервал длин волн абсорбируется (“поглощается”), из смеси  остальных цветов возникает определенная ­ уже не белая ­ окраска.  Камень, пропускающий все длины волн оптического диапазона, кажется  бесцветным; если же, напротив, весь свет поглощается, то камень  приобретает самую темную из видимых окрасок ­ черную. При  частичном поглощении света по всему видимому диапазону волн камень выглядит мутно­белым или серым. Но если, наоборот, абсорбируются  только вполне определенные длины волн, то камень приобретает  окраску, соответствующую смешению оставшихся непоглощенными  частей спектра Цвет драгоценных камней зависит также от освещения,  поскольку спектры искусственного (электрического) и дневного  (солнечного) света различны. Существуют камни, на окраску которых  искусственный свет оказывает неблагоприятное влияние (сапфир), и  такие, которые при вечернем (искусственном) свете только выигрывают, усиливая свое сияние (рубин, изумруд). Но резче всего перемена цвета  выражена у александрита: днем он выглядит зеленым, вечером ­  красным. 5. Жидкие кристаллы 5.1 Понятие “жидкий кристалл”  Всё чаще мы стали встречаться с термином “жидкие кристаллы”. Мы      все часто с ними общаемся, и они играют немаловажную роль в нашей  жизни. Многие современные приборы и устройства работают на них. К  таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие  устройства. Что же это за вещества с таким парадоксальным названием  “жидкие кристаллы” и почему к ним проявляется столь значительный  интерес? В наше время наука стала производительной силой, и поэтому,  как правило, повышенный научный интерес к тому или иному явлению  или объекту означает, что это явление или объект представляет интерес для материального производства. В этом отношении не являются  исключением и жидкие кристаллы. Интерес к ним, прежде всего,  обусловлен возможностями их эффективного применения в ряде  отраслей производственной деятельности. Внедрение жидких  кристаллов означает экономическую эффективность, простоту,  удобство.           5.2 Свойство жидких кристаллов               Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и            принимает форму сосуда, в который он помещен.           Не имеют жёсткую кристаллическую решётку. Наличие порядка пространственной ориентации молекул           Осуществление более сложного ориентационного порядка молекул           чем    у   кристаллов. 6. Области применения жидких кристаллов 6. 1 TFT­технологии  Плоскопанельные TFT­дисплеи имеют два существенных недостатка по  сравнению с обычными ЭЛТ­мониторами: (1) Если посмотреть на TFT­дисплей со стороны, под некоторым углом,  то можно явно заметить существенную потерю яркости и характерное  изменение цветов дисплея. Более старые модели плоскопанельных  дисплеев в основном имеют угол зрения, равный 90°, т. е. 45° с каждой  стороны. Если на экран смотрит только один человек, проблем не  возникает. Но как только появляется второй пользователь, например,  ваш друг, которому вы хотите показать что­либо на экране, или второй  игрок в компьютерной игре ­ вам не придётся долго ждать замечаний по  поводу плохого качества дисплея.Быстрые изменения изображения на  экране, которые часто имеют место при воспроизведении видеороликов  или в играх, требуют такой производительности, которая оказывается  слишком большой для жидкокристаллических технологий,  используемых на сегодняшний день. Существенное время реакции  пиксела приводит к искажениям и появлению характерных полосок на  изображении. Производители плоскопанельных дисплеев предпочитают не почивать  на лаврах своего успеха, а продолжать исследования. Недавно на рынок  были выпущены первые модели, изготовленные с использованием новых  прогрессивных технологий. Основные технологии ­ это TN+Film, IPS  (или "Super­TFT") и MVA. 7. Применение кристаллов в науке и технике Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и  разнообразны, что их трудно перечислить. Самый твердый и самый  редкий из природных минералов ­ алмаз. Сегодня алмаз в первую  очередь камень­работник, а не камень­украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике.  Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила ­ это большой  (до 2­х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях  которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза,  смешанный с каким­нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы.  Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой  камень. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород,  в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах,  аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла  вставлены алмазные острия. Алмазным порошком шлифуют и полируют  твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам  алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом.  Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и  авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и  сверлами. Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из  драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более  скромные, но полезные. Кроваво­красный рубин и лазарево­синий  сапфир ­ это родные братья, это вообще один и тот же минерал ­  корунд, окись алюминия А12О3. Разница в цвете возникла из­за очень  малых примесей в окиси алюминия: ничтожная добавка хрома  превращает бесцветный корунд в кроваво­красный рубин, окись титана ­ в сапфир. Есть корунды и других цветов. Есть у них ещё совсем  скромный, невзрачный брат: бурый, непрозрачный, мелкий корунд ­  наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную  шкурку. Корунд со всеми его разновидностями ­ это один из самых  твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом  можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из  корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные  порошки. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На  полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми  иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые  нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона,  из нейлона. Новая жизнь рубина ­ это лазер или, как его называют в науке,  оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней.  В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл  рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц. Мощный луч  лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл,  сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы,  сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции  выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В  глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры  на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто  используются инжекционные лазеры на арсениде галлия.           Появились и новые лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид        галлия и др. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических  приборов.     Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую      промышленность. Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон — все это разновидности кварца.  Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная  разновидность кварца ­ это и есть горный хрусталь, т. е. прозрачные  кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и  др. детали оптических приборов. Особенно удивительны электрические  свойства кварца. Если сжимать или растягивать кристалл кварца, на его  гранях возникают электрические заряды.  Эдектрооптическая промышленность ­ это промышленность кристаллов, не  имеющих центра симметрии. Эта промышленность очень велика и  разнообразна, на её заводах выращивают и обрабатывают сотни наименований  кристаллов для применения в оптике, акустике, радиоэлектронике, в лазерной технике. В технике также нашел своё применение поликристаллический материал  поляроид. Поляроид ­ это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными  прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и  поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу,  поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку.  Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят  блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы  для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное  отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля. Поляроидные  стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей,  которые очень часто случаются из­за того, что огни встречной машины  ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла  автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем  повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то  ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля,  "погасит его". Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику,  изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и  германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые  вводятся в кристаллическую решетку. Полупроводниковые диоды  используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили  электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на  наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют  солнечную энергию в электрическую. Кристаллы используются также в  некоторых мазерах для усиления волн СВЧ ­ диапазона и в лазерах для  усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими  свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в  головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы  модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием  приложенного напряжения. Перечень видов применения кристаллов уже  достаточно длинен и непрерывно растёт. 8. Выводы проектно­ исследовательской работы: 1. Все физические свойства, благодаря которым кристаллы так широко  применяются, зависят от их строения – их пространственной решётки. 2. Драгоценные камни принадлежат миру минералов, т. е. выращены природой в недрах Земли из растворов , расплавов или путём перекристаллизации.  Химический состав таких кристаллов выражается формулой. Отношение  человека к драгоценным камням за многие столетия претерпело изменения: от обожествления и применения в медицине до демонстрации своей  состоятельности или доставления эстетического удовольствия от красоты и  гармонии камня. 3. Наряду с твёрдотельными кристаллами в настоящее время широко  применяются жидкие кристаллы, а в скором будущем мы будем пользоваться  приборами, построенными на фотонных кристаллах. 9. Заключение Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы, безусловно,  никак не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по  кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах,  выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим  кристаллы, лечимся ими. . . Изучением многообразия кристаллов занимается  наука кристаллография. Она всесторонне рассматривает кристаллические  вещества, исследует их свойства и строение. В давние времена считалось, что  кристаллы представляют собой редкость. Действительно, нахождение в  природе крупных однородных кристаллов ­ явление нечастое. Однако  мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Например, почти  все горные породы: гранит, песчаники, известняк ­ кристалличны. Мы знаем,  что даже некоторые части организма кристалличны, например, роговица глаза. . Кристаллы – это красиво, можно сказать чудо какое­то, они притягивают к  себе; говорят же "кристальной души человек" о том, в ком чистая душа.  Кристальная – значит, сияющая светом, как алмаз … И если говорить о  кристаллах с философским настроем, то можно сказать, что это материал,  который является промежуточным звеном между живой и неживой материей.  Кристаллы могут зарождаться, стареть, разрушаться Но если говорить совсем  серьезно, сейчас пожалуй нельзя назвать ни одну дисциплину, ни одну область  науки и техники, которая бы обходилась без кристаллов. Медиков интересуют среды, в которых происходит кристаллообразование почечных камней, а  фармацевтов таблетки – это спрессованные кристаллы. Усвоение,  растворение таблеток зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики. Кристалл чудодейственен своими свойствами, он  выполняет самые разные функции. Эти свойства заложены в его строении,  которое имеет решетчатую трехмерную структуру. Кристаллография – наука  не новая. У её истоков стоит М. В. Ломоносов. Тема “Кристаллы” актуальна,  и если в неё вникать и вникать глубже, то она будет интересна каждому, даст  ответы на многие вопросы, а самое главное – безграничное применение  кристаллов. Кристаллы загадочны по своей сущности и настолько  неординарны, что в нашей работе мы рассказали лишь малую часть того, что  известно о кристаллах и их применении в настоящее время. Может быть, что  кристаллическое состояние вещества – это та ступенька, которая объединила  неорганический мир с миром живой материи. Будущее новейших технологий  принадлежит кристаллам и кристаллическим агрегатам! Список использованной литературы. 1. Васильев В.Н., Беспалов В.Г. Информационные технологии. Оптический  компьютер и фотонные кристаллы. http://www. ict/edu/ru/ 2. Жувикин Г.А. Лабиринты фотонных кристаллов // Компью Терра  (электронная версия журнала) / Свежий номер – 13. 08. 2001. № 30 (407). 3 . Кабардин О.Ф. Физика: учебник 10 класса для школ с углублённым  изучением физики. М. :Просвещение, 2011. 4. Корнилов В.И., Солодова Ю. П. Ювелирные камни. М. :Недра, 1983. 5. Шуман В.И. Драгоценные и поделочные камни. М. : Мир, 1986. 6. Журнал “Физика в школе”. 2006. №2.