Ключевое различие между физикой твердого тела и физикой конденсированного состояния заключается в том, что физика твердого тела изучает свойства твердых структур, таких как кристаллы, тогда как физика конденсированного состояния изучает как твердые, так и жидкие системы.
Физика твердого тела включает изучение твердого вещества или твердых тел с использованием квантовой механики, кристаллографии, электромагнетизма и металлургии. Физика конденсированного состояния - это область физики, которая имеет дело с макроскопическими и микроскопическими физическими свойствами материи.
Что такое физика твердого тела?
Физика твердого тела включает изучение твердого вещества или твердых тел с использованием квантовой механики, кристаллографии, электромагнетизма и металлургии. Мы можем описать ее как крупнейшую ветвь физики конденсированного состояния. Эта область физики имеет тенденцию изучать крупномасштабные свойства твердых материалов, которые являются результатом свойств атомарного масштаба. Следовательно, физика твердого тела может получить теоретическую основу из материаловедения. Более того, эта область физики имеет приложения и непосредственно в технологии транзисторов и полупроводников.
Обычно твердые материалы содержат плотно упакованные атомы, которые могут интенсивно взаимодействовать. Эти взаимодействия могут создавать механические, электрические, тепловые, оптические и магнитные свойства твердого материала. Эти атомы могут регулярно перестраиваться во время химической реакции в зависимости от типа твердого вещества и условий реакции. Как общая теория, физика твердого тела фокусируется на кристаллах. Это связано с тем, что периодическое расположение атомов в кристалле облегчает математическое моделирование.
В кристалле силы между атомами могут проявляться в различных формах. Между этими атомами могут быть ионные связи, ковалентные связи или металлические связи. Более того, между атомами могут быть даже ван-дер-ваальсовые взаимодействия, если мы рассматриваем атомы инертных газов.
Кроме того, свойства конкретного материала зависят от его кристаллической структуры. Мы можем исследовать эту структуру, используя ряд кристаллографических методов, таких как рентгеновская кристаллография, дифракция нейтронов и дифракция электронов.
Современные области исследований физики твердого тела включают высокотемпературную сверхпроводимость, квазикристаллы, спиновое стекло, сильно коррелированные материалы, наноматериалы и т.д.
Что такое физика конденсированного состояния?
Физика конденсированного состояния – это область физики, изучающая макроскопические и микроскопические физические свойства материи. В основном это твердая и жидкая фазы. Свойства этих фаз возникают из-за электромагнитных сил между атомами. Кроме того, физика конденсированного состояния имеет дело с конденсированными фазами вещества. Это системы, состоящие из сильных взаимодействий между собой. Однако могут быть некоторые экзотические конденсированные фазы, в том числе сверхпроводящая фаза, конденсат Бозе-Эйнштейна и т. д. Мы можем проводить эксперименты по измерению различных свойств материалов с помощью квантовой механики, электромагнетизма, статистической механики и т. д.
Теоретическая физика конденсированного состояния предполагает использование теоретических моделей для понимания свойств состояния материи. Есть несколько моделей, полезных для этой теории, таких как модель Друде, зонная структура, теория функционала плотности и т. д.
В чем разница между физикой твердого тела и физикой конденсированного состояния?
Физика твердого тела является разделом физики конденсированного состояния. Ключевое различие между физикой твердого тела и физикой конденсированного состояния заключается в том, что физика твердого тела изучает свойства твердых структур, таких как кристаллы, тогда как физика конденсированного состояния изучает как твердые, так и жидкие системы.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между физикой твердого тела и физикой конденсированного состояния в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Физика твердого тела против физики конденсированного состояния
Физика конденсированного состояния и физика твердого тела являются важными областями физической химии. Ключевое различие между физикой твердого тела и физикой конденсированного состояния заключается в том, что физика твердого тела изучает свойства твердых структур, таких как кристаллы, тогда как физика конденсированного состояния изучает как твердые, так и жидкие системы.
