Файл: Воробей З.Ф. Физика диэлектриков. Диэлектрики в постоянном электрическом поле конспект лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.08.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
|
|
- 119 - |
|
Для определения |
частоты колебаний |
бинарных кристаллов в |
|
к а ч е с т в е /71 |
надо |
в з я т ь приведенную |
массу |
|
|
m |
ШІ |
|
тг |
|
|
|
т,+тг |
|
|||
в |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г д е |
/ п , I |
|
ГПг |
— |
массы |
положительного |
и |
отрицательного и о н о в . |
|||||
|
Таким |
образом, |
коэффициент |
упругой |
с в я з и |
р а в е н |
|||||||
ионная |
поляризуемость |
соответственно |
- |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
а, - — |
• т<+т* |
|
|
|
||||
Умножим и |
разделим |
правую ч а с т ь |
этого, уравнения на квадрая |
||||||||||
числа Авогадро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
„2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п- |
- |
1 |
.ЛкіЛк |
ä* |
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
т,тг |
Нг |
|
|
|
||
Произведение массы иона |
на |
число Авогадро |
д а е т молекулярный |
||||||||||
в е с |
ю н а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/П/А/ = М, |
, |
|
mzN |
= Мг • |
|
|
|
|||
Подставив |
молекулярные |
в е с а |
в выражение |
для |
ССІ } получим |
||||||||
|
|
|
|
a |
|
9* |
|
|
М<+М*и |
|
|
|
|
Подставляя |
О-і |
в •уравнение |
( |
а )' .^получим формулу Борна |
|||||||||
для |
диэлектрической |
сроницаемости ионного |
кристалла |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ 2 |
|
|
|
|
С - t e +—г
|
|
|
|
- |
120 |
- |
|
|
|
|
|
|
Число пар |
ионов можно выразить |
ч е р е з |
плотность |
кристалла |
||||||||
|
|
|
По |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М, + Mt |
|
N |
• |
|
|
М, |
+Мг |
|
|
|
|
|
Подставив |
значение |
П0 |
в предыдущее |
уравнение, |
найдем |
|
||||||
|
|
|
|
|
- М'+Мг |
PN г |
|
|
|
|
||
|
|
С |
С |
е |
Ыг£о |
|
М,М2 |
|
|
|
|
|
Частоту остаточных |
лучей можно |
выразить ч е р е з |
длину |
волны |
||||||||
и скорость с в е т а |
в |
пустоте |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
,2 , 2 |
|
|
|
|
|
|
Мы получили |
формулу Борна |
для диэлектрической |
проницае |
|||||||||
мости ионного |
д и э л е к т р и к а . |
При |
выводе |
этой формулы |
Борн |
п р е д |
||||||
п о л а г а л , |
что |
п о л е , |
действующее |
на ионы, равно |
среднему |
м а к р о |
||||||
скопическому. В действительности же в |
неполярных |
диэлектриках, |
||||||||||
г д е имеет |
место |
только |
электронная поляризация, действующее |
|||||||||
поле не равно |
среднему,- а выражается формулой Лорентца |
|
||||||||||
|
|
|
Евн |
|
=Еср+£о- |
|
|
|
|
|
В ионных диэлектриках наряду с ионной поляризацией происходит
и электронная поляризация . Поэтому действующее поле будет больше среднего за счет электронной поляризации . Так к а к
-121 -
при выводе формулы Борна это обстоятельство 'не учитывалось,
следует ожидать, что она будет |
д а в а т ь заниженное |
значение |
||||
диэлектрической проницаемости. Экспериментальная проверка |
||||||
формулы |
Борна п о к а з а л а , что при |
малых диэлектрических |
п р о - |
|||
нйцаемостях получаются небольшие |
расхождения |
между з н а ч е н и |
||||
ями диэлекрической проницаемости, |
полученными |
на |
опыте |
и |
||
расчетным |
п у т е м . Это о з н а ч а е т , |
ч т о при малых |
£ |
внутренняя |
напряженность поля мало отличается от средней макроскопичес
кой напряженности. При больших значениях диэлекрической |
п р о |
|||||||||
ницаемости |
получаются |
значительные |
расхождения |
между |
т е о р е |
|||||
тическим |
а |
экспериментальным |
значениями £ |
|
|
|
||||
Данные |
экспериментальной |
проверки |
формулы |
Борна |
п р и в е |
|||||
дены в таблице |
9 . |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
|
|
Экспериментальная |
проверка |
формулы |
Борна |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
: |
Экспериментальное |
|||
Кристаллы |
|
; |
£ е |
|
|
І |
значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
; |
минималь-1 максималь |
|||
|
|
|
|
|
|
: |
ное |
: |
ное |
|
Li F |
|
|
1,92 |
32,6 |
8,1 |
|
9,2 |
10,0 |
|
|
Na Ct |
|
|
2,33 |
6 1 , 1 |
5,3 |
|
5,6 |
|
6,36 |
|
нее |
|
|
2,17 |
70,7 |
4,3 |
|
4,51 |
|
4,94 |
|
f?ôce2 |
|
|
4 . 5 |
о |
10,8 |
|
33,5 |
37,0 |
_ |
|
ПО2 |
|
|
|
114,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7,3 |
39,0 |
2 5 , 8 " |
|
110,0 |
114,0 |
|
||
Для |
кристаллов с |
большой |
S |
необходимо |
.учитывать |
|
отклонение величины |
действующего |
поля от среднего м а к р о с к о |
пического введением |
поправочного |
с л а г а е м о г о : |
|
|
|
|
|
|
- |
122 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EÔH |
= |
Еср + |
ßP- |
|
|
|
|
|
|
|
||
Для |
кристаллов кубической |
формы |
ß |
~ Т± |
, для кристаллов |
д р у - |
||||||||||
|
В |
теории |
Борна для |
щелочно-галлоидшх кристаллов |
О |
|
||||||||||
|
п р е д п о |
|||||||||||||||
л а г а л о с ь , |
что |
заряды |
положительных |
и |
отрицательных |
ионов |
||||||||||
полностью |
р а з д е л е н ы . |
Но |
обычно |
отрицательные |
ионы |
много |
б о л ь |
|||||||||
ше, |
чем положительные, |
и отрицательный заряд может частично |
||||||||||||||
покрывать область соседних положительных и о н о в . Поэтому не |
||||||||||||||||
всегда |
можно |
с ч и т а т ь , |
что |
заряды |
ионов |
равны |
целым кратным |
|||||||||
элементарного |
з а р я д а . |
Дальнейшее |
уточнение |
формулы |
Борна |
|||||||||||
включало в |
себя у ч е т ^ э т о г о |
положения |
введением п эффективного" |
|||||||||||||
иона . |
Сигети |
получил, формулу дня |
диэлектрической |
проницаемооу |
||||||||||||
ти, |
которая содержит |
эффективный |
з а р я д , |
|
|
|
|
Далее Сигети п о к а з а л , что диэлектрическая проницаемость и о н |
|
ных |
кристаллов определенным образом связана с их коэффициен |
том |
сжимаемости |
L - |
£+ г- |
. m i J t |
Как |
61Ѵг+2) |
а |
В формулах (jJ( — собственная частота поперечных оптических колебаний решетки.
|
|
|
|
- |
123 |
- . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 42. |
Зависимость диэлектрической проницаемости |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
ионных |
кристаллов |
от |
температуры |
|
|
|
|
|||||||
|
Формула |
Борна |
позволяет |
установить |
х а р а к т е р |
|
зависимости |
|||||||||||
|
ионных |
кристаллов |
от |
температуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
t t |
|
9 2 |
PN2 |
. |
|
|
|
ЛС |
|
|
|
|
|||
Сри |
нагревании кристалла |
уменьшается |
п л о т н о с т ь ß |
|
и с о о т в е т |
|||||||||||||
ственно уменьшается диэлектрическая |
проницаемость, |
о б у с л о в л е н |
||||||||||||||||
ная |
электронной поляризацией . |
Кроме |
т о г о , |
при |
нагреваний |
|
к р и |
|||||||||||
с т а л л а расстояние |
между |
ионами у в е л и ч и в а е т с я , |
взаимодействие |
|||||||||||||||
между ними |
о с л а б л я е т с я , |
уменьшается |
коэффициент |
упругой |
связи |
|||||||||||||
и , |
следовательно, |
уменьшается |
ч а с т о т а остаточных |
лучей' |
|
Ci) |
|
|||||||||||
Поэтому при повышении температуры диэлектрические |
проницаемости |
|||||||||||||||||
большинства |
ионных |
кристаллов |
в о з р а с т а е т . |
Однако, |
если |
в |
к р и |
|||||||||||
сталле преобладает |
электронная п о л я р и з а ц и я ' ( к а к , |
например, |
в |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
т . |
If* . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кристаллах, |
содержащих ион |
U |
) , |
то |
при |
увеличении |
т е м п е р а |
|||||||||||
туры диэлектрическая проницаемость уменьшается. Поэтому ТКК |
||||||||||||||||||
для ионных кристаллов может быть и положительным, |
и о т р и ц а т е л ь |
|||||||||||||||||
ным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 43. Радиотехническая керамика |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Слово 1 , керамика" произошло от |
г р е ч е с к о г о |
"керамос, |
|
что |
|||||||||||||
означает г л и н а . В древние времена |
из |
глины с |
добавками |
других |
||||||||||||||
материалов, |
например п е с к а , |
изготовляли |
битовые |
и з д е л и я . |
Все |
|||||||||||||
материалы, |
с о д е р ж а і у ^ глину, |
называли керамическими. |
Обяза |
|||||||||||||||
тельным элементом |
технологии |
изготовления |
керамических |
и з д е |
||||||||||||||
лий я в л я е т с я |
высокотемпературный о б ; ж г . |
В |
настоящее |
ііремя |
под |