Utazás a kölcsönös térbe: Egy kristálykutató szemszögéből

Eredeti címe:

A Journey into Reciprocal Space: A Crystallographer's Perspective

Könyv tartalma:

A reciprok tér fogalma több mint 100 éves, és különösen a kristálykutatók használták a kristályok által a röntgensugarak diffrakciója során keletkező foltok mintázatának megértéséhez. Azonban sokkal általánosabb a használata, különösen a szilárdtest-fizikában.

Ahhoz, hogy megértsük, mi ez, hogyan kell felépíteni és hogyan lehet használni, először az úgynevezett valós vagy közvetlen térrel kell kezdeni, majd meg kell mutatni, hogyan kapcsolódik hozzá a reciprok tér. A valós tér a körülöttünk látható tárgyakat írja le, különös tekintettel a kristályokra, azok fizikai alakjára és szimmetriájára, valamint a bennük lévő atomok elrendeződésére: az úgynevezett kristályszerkezetre. A reciprok tér ezzel szemben a kristályokkal foglalkozik, ahogyan azokat a diffrakciós képükön keresztül látjuk.

A kristályográfusok megszokták, hogy a diffrakciós képekből visszafelé haladva dolgoznak a kristályszerkezetekig, amit kristályszerkezet-megoldásnak nevezünk. A szilárdtestfizikában általában fordítva, a reciprok térből kiindulva magyarázzák a különböző szilárdtest-tulajdonságokat, például a termikus és elektromos jelenségeket. Ebben a könyvben a valós és reciprok tér kristálytani szemszögéből indulok ki, majd ezt továbbfejlesztem a fizika alkalmazásainak megfelelő formában.

Megjegyzem, hogy míg a kristályfestő számára a reciprok tér a diffrakció kezelésének praktikus eszköze, a szilárdtestfizikus számára a hullámok kialakulásának és mozgásának leírására szolgáló módszerként gondolkodik, ebben az esetben a fizikus a reciprok térről az impulzus vagy hullámvektor k-térben gondolkodik. Ennek az az oka, hogy a periodikus szerkezetek esetében, ami a normál kristályok jellemzője, az elemi kvantumgerjesztések, pl. a fononok és az elektronok, részecskeként és hullámként is leírhatók.

Az itt közölt feldolgozás szükségszerűen rövid lesz, de remélem, hogy ez elegendő ahhoz, hogy az olvasót a leírt fogalmakra építeni lehessen. Igyekeztem ezt a könyvet olyan formában megírni, amely alkalmas mind a ma "kondenzált anyagú fizikának" nevezett tudományág alap- és mesterszakos hallgatói számára.