Кристалофізика, фізична кристалографія, вивчає фізичні властивості кристалів і кристалічних агрегатів і зміна цих властивостей під впливом різних дій. Відносно багатьох фізичних властивостей дискретність гратчастої будови кристала не виявляється, і кристал можна розглядати як однорідне, але анізотропне середовище (див. Анізотропія ). Поняття однорідності середовища означає розгляд фізичних явищ в об'ємах, що значно перевищують деякий характерний для даного кристалічного середовища об'єм: об'єм елементарного вічка для монокристала, середній об'єм кристаліту для кристалічних агрегатів (металів в полікристалічній формі, гірських порід, п'єзоелектричних текстур і т. д.). Анізотропія середовища означає, що її властивості змінюються із зміною напряму, але однакові в напрямах, еквівалентних по симетрії (див. Симетрія кристалів ).
Деякі властивості кристалів, наприклад щільність, характеризуються скалярними величинами. Фізичні властивості середовища, що відображають взаємозв'язок між двома векторними величинами (поляризація середовища Р і електричне поле Е , щільність струму J і електричне поле Е і т. д.) або псевдовекторними величинами (магнітна індукція В і напруженості магнітного поля Н і т. д.), описуються полярними тензорами 2-го рангу (наприклад, тензори діелектричній сприйнятливості,електропровідності,магнітній проникності і ін.). Деякі фізичні поля в кристалах, наприклад поле механічної напруги, самі є тензорними полями. Зв'язок між полем напруги і ін. фізичними полями (електричним, магнітним) або властивостями (тензором деформацій, тензорами оптичних констант) описується тензорами вищих рангів, що характеризують такі властивості, як п'єзоелектричний ефект> (див. П'єзоелектрика ),електрострикція, магнітострикція,пружність, фотопружна і т. д.
Діелектричні, магнітні, пружні і ін. властивості кристалів зручно представляти у вигляді геометричних поверхонь. Що описує таку образотворчу поверхню радіус-вектор визначає величину тієї або іншої кристалофізичної константи для даного напряму. Симетрія будь-якої властивості кристала не може бути нижче за його морфологічну симетрію (принцип Неймана). Іншими словами, група симетрії, що описує будь-яка фізична властивість кристала, неминуче включає елементи симетрії його точкової групи. Так, кристали і текстури, симетрії, що володіють центром, не можуть володіти полярними властивостями, тобто такими, які змінюються при зміні напряму на зворотне (наприклад Піроелектріки ). Наявність в середовищі елементів симетрії визначає орієнтацію головних осей образотворчої поверхні і число компонент тензорів, що описують те або інша фізична властивість. Так, в кристалах кубічної сингонії всі фізичні властивості, що описуються тензорами 2-го рангу, не залежать від напряму. Такі кристали ізотропні. Образотворчою поверхнею в цьому випадку є сфера. Ті ж властивості в кристалах середніх сингоній (тетрагоном, трігональной і гексагональною) мають симетрію еліпсоїда обертання. Тензор 2-го рангу містить в цьому випадку дві незалежні константи. Одна з них описує досліджувану властивість уздовж головної осі кристала, а інша — в будь-якому з напрямів, перпендикулярних головній осі. Для того, щоб повністю описати досліджувану властивість таких кристалів в заданому напрямі, лише ці дві величини і необхідно виміряти. У кристалах нижчих сингоній фізичні властивості володіють симетрією тривісного еліпсоїда і характеризуються трьома головними значеннями тензора 2-го рангу (і орієнтацією головних осей цього тензора) (див. Крісталлооптіка ).
Фізичні властивості, що описуються тензорами вищого рангу, характеризуються бóльшим числом параметрів. Так, пружні властивості, що описуються тензором 4-го рангу для кубічного кристала, характеризуються трьома, а для ізотропного тіла двома незалежними величинами. Для опису пружних властивостей тріклінного кристала необхідно визначити 21 незалежну постійну. Число незалежних компонент тензорів вищих рангів (5, 6-го і т. д.) для різних класів симетрії визначається методами теорії груп (див. Група ).
До. розробляє раціональні методи вимірів, необхідних для повного визначення фізичних властивостей анізотропних середовищ. Ці методи застосовні як при дослідженні кристалів, так і анізотропних полікристалічних агрегатів (текстур). До. займається також методами вимірів всіляких властивостей анізотропних середовищ за допомогою радіотехнічних, резонансних, акустичних, оптичних, діффракционних і інших методів.
Багато фізичних явищ характерні лише для анізотропних середовищ і вивчаються К. Ето — подвійне променезаломлення і обертання плоскості поляризації світла, прямий і зворотний п'єзоефекти електрооптичний ефект, генерація світлових гармонік (див. Нелінійна оптика ) і т. д. Ін.(Древн) явища (електропровідність, пружність і т. д.) спостерігаються і в ізотропних середовищах, але кристали мають особливості, важливі для практичного вживання.
Значне місце в До. займають питання, що тісно примикають до фізики твердого тіла і крісталлохимії . Це — дослідження змін тих або інших властивостей кристала при зміні його структури або сил взаємодії в кристалічній решітці (див. Тверді розчини, Ізоморфізм ). До. вивчає зміну симетрії кристалів в різних термодинамічних умовах. При цьому використовується Кюрі принцип, який дозволяє передбачити точкові і просторові групи кристалів, що випробовують фазові переходи у феромагнітний і сегнетоелектрічеськоє стан (див. Феромагнетизм, Сегнетоелектріки ).
Важливе місце в До. займає фізика реального кристала, що вивчає різного роду дефекти в кристалах (центри забарвлення, вакансії, дислокації, дефекти упаковки кордони кристалічних блоків,доменів, зерен і т. д.) і їх вплив на фізичні властивості кристалів. Такими властивостями, в першу чергу, є пластичність, міцність електроопір, люмінесценція, механічна добротність і т. д. До завдань До. відноситься також пошук нових кристалів, що володіють фізичними властивостями, необхідними для практичних вживань.
