Cesta do vzájemného prostoru: Z pohledu krystalografa

Původní název:

A Journey into Reciprocal Space: A Crystallographer's Perspective

Obsah knihy:

Koncepce vzájemného prostoru je stará více než 100 let a využili ji zejména krystalografové, aby pochopili obrazce skvrn při difrakci rentgenového záření v krystalech. Má však mnohem obecnější využití, zejména ve fyzice pevných látek.

Abychom pochopili, co to je, jak jej sestrojit a jak jej využít, je třeba nejprve začít s tzv. reálným neboli přímým prostorem a poté ukázat, jak s ním souvisí prostor reciproční. Reálný prostor popisuje objekty, které vidíme kolem sebe, zejména pokud jde o krystaly, jejich fyzikální tvary a symetrie a uspořádání atomů v nich: tzv.

krystalovou strukturu.

Reciproční prostor se naproti tomu zabývá krystaly, jak je vidíme prostřednictvím jejich difrakčních obrazů. Krystalografové jsou totiž zvyklí pracovat zpětně od difrakčních obrazů ke krystalovým strukturám, což nazýváme řešením krystalové struktury.

Ve fyzice pevných látek se obvykle pracuje opačným směrem a při vysvětlování různých vlastností pevných látek, jako jsou tepelné a elektrické jevy, se začíná od reciprokého prostoru. V této knize vycházím z krystalografického pohledu na reálný a reciproční prostor a poté jej rozvíjím do podoby vhodné pro fyzikální aplikace. Všimněte si, že zatímco pro krystalografa je reciproční prostor šikovným prostředkem pro řešení difrakce, pro fyzika pevných látek je myšlen jako způsob popisu vzniku a pohybu vln, a v takovém případě fyzik uvažuje o recipročním prostoru v termínech hybnosti nebo vlnového vektoru k-prostoru.

Je tomu tak proto, že u periodických struktur, které jsou charakteristické pro normální krystaly, lze elementární kvantové excitace, např. fonony a elektrony, popsat jak jako částice, tak jako vlny. Zde uvedené pojednání bude z nutnosti stručné, ale doufám, že to bude stačit k tomu, aby čtenář na popsané pojmy navázal.

Snažil jsem se tuto knihu napsat vhodnou formou pro studenty bakalářského i magisterského studia toho, čemu dnes říkáme "fyzika kondenzovaných látek".