1tom - 0658.htm

691
рассматривать атомы как совокупность классич. гармо-нич. осцилляторов, то ур-ние движения осциллятора в электрич. поле Е≈Е₀ ехр(ш£) имеет вид:
~r о>&л:--= ≈ ∙ ехр (ко/).

(6)
молекулами характерные времена т установления ори-ентационнои поляризации определяются величиной потенциального барьера U, разделяющего состояния с разл. ориентациями электрич. диполей. Эти времена зависят от темп-ры:
Здесь е, т ≈ величины порядка заряда электрона п его массы, щ≈ собств. частота, Oj характеризует затухание. Из (6) следует закон дисперсии:
а
с (f.-.\\ ≈ I _L _____Р /7^
^£ (ы) ≈ 1 + ^а ₊ _toa _ _ml∙ (О
Здесь (Ор ≈4лЛ^ге²/т, где jV ≈ число атомов-осцилляторов в единице объ╦ма Д. Квантовомеханич. рассмотрение да╦т сходный результат с тем отличием, что частотам o>_0t o>!, (0^, прида╦т иное физ. содержание: ы₀≈ одна из частот поглощения или излучения атома, о^ отвечает обратному времени жизни атома в соответствующем возбужд╦нном состоянии, (Dp ≈ величина, связанная с вероятностью переходов атома из одного состояния в другое (плазменная частота).
Колебания ионов в тв╦рдом теле можно представить в виде совокупности нормальных колебаний, т. е. рассматривать кристаллич. решетку как набор независимых гармонич. осцилляторов. На однородное в пространстве, переменное по времени электрич. поле реагирует строго определ. число этих осцилляторов ≈ те из них, к-рые отвечают предельным оптич. колебаниям, сопровождающимся изменением поляризации (их наз. также колебаниями, активными в ИК-поглощении). Поэтому обобщение ф-лы (7) (2-й член заменяется на сумму членов того же вида) часто используется для описания дисперсии е в тв╦рдом теле. Фактически при этом учитываются частично и эффекты реш╦точного энгармонизма ≈ наличием члена затухания, нропорц. «, При более полном уч╦те этих эффектов вид е(со) усложняется.
В области низких частот дисперсия s может быть описана с помощью ф-лы (7) и для сильно ангармонич. систем. При атом нужно учесть, что и_в<й), и ф-лу (7) можно представить в виде ф-лы Дебая:
.- , .. е (со) ≈ 1 -{- -
¹ ' ¹ 1
const
+
где т ≈ время релаксации. Такая зависимость применима в широком интервале (о, когда осн. механизмом поляризации является ориептащюнный.
На рис. 3 изображена зависимость е(со), характерная для широкого класса тв╦рдых Д, Выделяется неск. областей дисперсии
..л
Рис, 3- Зависимость е(ш) тв╦рдого диэлектрика от частоты о поля Е.


- ≈ ≈ t- ≈ ≈ -
1	1 I	1
1	t	' Ш

Они сравнительно велики, порядка 10~⁸≈ 10~⁸ с. Ещ╦ в более низкой области частот может наблюдаться релаксационная дисперсия, обусловленная дефектами и неоднородностями Д. Для иек-рых Д. могут быть существенными более специфич. механизмы дисперсии _tнапр, связанные с колебаниями под действием поля доменных стенок в сегнетоэлектриках. Т, о., изучая зависимость е(ш), можно получить сведения о свойствах Д. и выделить вклад в поляризацию от разл. е╦ механизмов,
Поляризация диэлектриков в отсутствие внешнего электрического поля наблюдается у ряда тв╦рдых Д. и объясняется особенностями их структуры. В пьеза-электриках поляризация возникает при определ. деформации кристалла, прич╦м имеет место линейная связь между $* и соответств. компонентами тензора напряжений (или деформаций) кристалла в соответствующих направлениях. Пьезоэлектрич. эффект обратим ≈ при наложении электрич. поля Е в пьозо-электриках возникают деформации, пропорциональные Е,
У нек-рых Д. поляризация (и связанные с пей электрич. эффекты) возникают при изменении темп-ры. Это является следствием температурной зависимости спонтанной (самопроизвольной) поляризации, к-рая при неизменной темп-ре экранируется носителями заряда, и образец становится электрически нейтральным. Вещества, обладающие зависящей от Т спонтанной поляризацией, наз, пироэлектриками.
Особой разновидностью пироэлектриков являются сегнетоэлектрики. При нагревании они обычно переходят в непироэлектрич, состояние. Спонтанная поляризация сегнетоэлектриков испытывает более существенные (чем у др. пироэлектриков) изменения под влиянием внеш. воздействий (изменения темп-ры, механич. напряжений, электрич. поля). Поэтому для сегиетоэлект-риков характерны большие значения пироэлектрич. и пьезоэлектрич. коэффициентов и диэлектрич. проницаемости. Кристалл сегнетоэлектрика обычно разбит на домены с разл. направлениями температурно-зави-симой части спонтанной поляризации.
Пиро- и пьезоэффекты возможны лишь у кристаллов определ╦нных точечных групп симметрии кристалла.
Электропроводность диэлектриков о мала, однако она всегда отлична от нуля (табл.).
∙10⁶-И0⁴Гц
~Ш^|6Гц О)
Удельное сопротивление I/a TI электрическая прочность Е некоторых тв╦рдых диэлектриков.
пр
в разных диапазонах ы, что указывает на несколько различных механизмов поляризации, В ионных кристаллах типичные периоды колебаний ионов ^10~¹³с. Поэтому область дисперсии е(ш), обусловленная нон-пой поляризацией, приходится на частоты to-^Ю¹³ Гц (ИК-диапазон), При более высоких частотах ионы уже не успевают смещаться и весь вклад в поляризацию обусловлен электронами. Характерные периоды колебаний электронов 10~¹⁵ с. Эл.-магнитные волны на частотах о>~10¹⁵ Гц (УФ-диапазоп) сильно поглощаются, т, е. резко возрастает е". При меньших <й (в частности, для видимого света) чистые однородные Д. (в отличие от металлов) прозрачны (наличие примесей и дефектов приводит к появлению электронных уровней в запрещ╦нной зоне Д., а следовательно, к дополнит, поглощению эл.-магн. волн определ, частот, что вызывает окраску кристаллов, см. Центры, окраски], В Д. с полярными


	(/<?, Ом -см	^Епр> ^в/см
Кварцевое стекло ........	10"≈ 1C¹⁸	2≈ 3-1Q5
Полиэтилен ,,........,	10^1Б≈ ID"	4-10⁶
Слюда ..............	10"≈ 10"	1≈ 2-10"
Эленгрофарфор .........	lQi_a_lfil4	3-10*
Мрамор .............	10*≈ 10»	2≈ 3-10^s

с:
ч:
Носителями заряда в Д. являются электроны и ионы. Электронная проводимость Д. в обычных условиях мала по сравнению с ионной. Ионная проводимость может быть обусловлена перемещением как собств. ионов, так и примесных. Возможность перемещения ионов по кристаллу связана с наличием в них дефектов. Бели, напр., в кристаллах есть вакансии, то под действием поля соседний ион может перескочить и заполнить е╦; *_п≈. во вновь образовавшуюся вакансию может перескочить От/
") }