Колебания кристаллической решётки один из основных видов внутренних движений твёрдого тела, при котором составляющие его частицы (атомы или ионы) колеблются около положений равновесия — узлов кристаллической решётки. Колебания к. р., например, в виде стоячих или бегущих звуковых волн возникают всякий раз, когда на кристалл действует внешняя сила, изменяющаяся со временем. Однако и в отсутствие внешних воздействий в кристалле, находящемся в тепловом равновесии с окружающей средой, устанавливается стационарное состояние колебаний.

Все реальные твердые тела, как монокристаллические, так и поликристаллические, содержат так называемые структурные дефекты, типы, концентрация, поведение которых весьма разнообразны и зависят от природы, условий получения материалов и характера внешних воздействий. Большинство дефектов, созданных внешним воздействием, термодинамически неустойчиво, а состояние системы в этом случае является возбужденным (неравновесным). Таким внешним воздействием может быть температура, давление, облучение частицами и квантами высоких энергий, механическое воздействие и т. п. При росте температуры в материале, возникают мощные вибрации атомов, и именно вибрации атомов приводят к отрыву атомов от узлов кристаллической решётки. Это особенно актуально для монокристаллов с идеальной кристаллической решёткой. То есть с ростом температуры атомы начинают вибрировать всё сильнее и сильнее.

Атомы осциллируют около положений равновесия тем интенсивнее, чем выше температура кристалла. Когда амплитуда колебаний превышает некоторое критическое значение, наступает плавление и кристаллическая структура разрушается. При плавлении векторы движения атомов несут хаотичный характер и принцип суперпозиции не выполняется. С понижением температуры амплитуда уменьшается и становится минимальной при Т = 0 К. Полная остановка атомов с обращением их энергии в нуль, в силу законов квантовой механики невозможна, и они при Т = 0 К совершают «нулевые» колебания. Так как энергия «нулевых» колебаний обычно недостаточна, чтобы твёрдое тело расплавилось, то с понижением температуры всё рано или поздно затвердевает. Звуковая волна распространяется в веществе, находящемся в газообразном, жидком или твёрдом состоянии, в том же направлении, в котором происходит смещение частиц этого вещества, то есть она вызывает деформацию среды. Деформация заключается в том, что происходит последовательное разряжение и сжатие определённых объёмов среды, причём расстояние между двумя соседними областями соответствует длине ультразвуковой волны. Но что происходит во время резонанса звуковой волны и кристаллической решётки? Правда тут надо различать два резонанса, один резонанс самого периода крист. решётки, и второй собственный резонанс электронных орбиталей атома. Но сейчас мы будем рассматривать резонанс периода кристаллической решётки. Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. Звуковая волна передавая свою энергию кристаллической решётке, задаёт каждому атому определённый вектор.

Суперпозиция нарушается. Но так как у всех атомов вектор амплитуды колебаний один, целостность кристаллической решётки сохраняется, если амплитуда не превышает критическое значение. Когда амплитуда превышает критическое значение кристаллическая решётка рвётся, если раздражение звуковой волной продолжает усиливаться наступает плавление. При контролируемом резонансе, не доходящем до критического значения, увеличивая время воздействия, увеличится амплитуда колебаний. С увеличением амплитуды колебаний атомов в кристалле изменяются меры пластичности и упругости. И кристаллическая решётка приобретает способность без разрушения получать большие остаточные деформации. Пласти́чность — способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации. У пластичных материалов прочностные характеристики на растяжение и сжатие сопоставляют по пределу текучести. Деление материалов на пластичные и хрупкие является условным и не только потому, что между теми и другими не существует резкого перехода. В зависимости от условий испытания многие хрупкие материалы способны вести себя как пластичные, а пластичные — как хрупкие. Сравним воздействия на кристаллическую решётку посредством температуры и звуковой волны: при температурном воздействии движения атомов приобретают хаотичный характер, а при воздействии звуковой волной каждому атому задаётся определённый вектор. Контролировать процессы легче в упорядоченной структуре. А так как температура материала возбуждённая звуковой волной не повышается, работать с ним можно при любом температурном режиме, в том числе и при комнатной температуре. Долженко С.Н