Электронная упругая поляризация

ЭЛЕКТРОННАЯ УПРУГАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ [c.278]

Механизм электронной упругой поляризации проще всего понять на примере водородоподобного атома. Если внешнее поле =0, то центр положительного заряда в атоме совпадает с центром отрицательного (рис. 8.2,а). Под действием электрического поля электронная оболочка сместится на некоторое расстояние, т. е. сместится геометрический центр отрицательного заряда. Обозначим смещение л (рис. 8.2,6). Атом находится в равновесии, если [c.278]

Ясно, что изучая зависимость диэлектрической проницаемости от частоты, можно экспериментально выделить вклады различных видов поляризуемости. Так, например, вклад электронной упругой поляризации может быть найден путем измерения г на оптиче- [c.294]

Электронная упругая поляризация. Поскольку масса ядер в 10 —10 раз больше массы электронов в атоме, то во внешнем электрическом поле реально смеш,аются одни электроны. Поэтому и поляризация называется электронной, а не атомной или ядерной в электрическом поле фактически происходит искажение электронного облака относительно ядра (рис. 3.2). При этом преобладающий вк.тад в поляризацию дают лишь относительно слабо связанные с ядром электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов или ионов, в особенности валентные электроны. Они смещаются при воздействии поля в большей степени, чем сильно связанные с ядром электроны глубинных оболочек атома или иона. [c.66]

Время установления процессов электронной упругой поляризации оценивается интервалом —10 с. Частота электромагнитных волн в оптическом диапазоне Гц, причем v = o/2n, а время установления поляризации т=1/со. Следовательно, запаздывание электронной поляризации, т. е. дисперсия еэл, должно происходить на более высоких частотах, чем оптические, т. е. в ультрафиолетовой области спектра (10 —10 Гц). [c.67]

Характеристическая частота процессов установления ионной упругой поляризации определяется во всех случаях собственной частотой колебаний ионов или атомов и лежит в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Поэтому с общей точки зрения ионную упругую поляризацию называют инфракрасной , в то время как электронная упругая поляризация классифицируется как оптическая . Поскольку характеристическая частота оптической поляризации в тысячи раз выше, чем частота инфракрасной, то эти виды поляризации могут рассматриваться (в первом приближении) как независимые друг от друга процессы поляризуемости складываются линейно без взаимного искажения. Разумеется, это справедливо лишь в слабых электрических полях, когда колебания гармонические, т. е. если диэлектрик является линейным. Обобщенная модель инфракрасной поляризации включает в себя как модели жесткого и мягкого иона, так и встречающуюся в литературе модель атомной поляризации. Отметим, что и дипольная упругая поляризация приводит к диэлектрической дисперсии в инфракрасном диапазоне частот, поэтому для определения механизма поляризации требуются сведения о структуре диэлектрика. [c.68]

Электронная упругая поляризация наблюдается во всех диэлектриках независимо от их агрегатного состояния. Под действием электрического поля ядра атомов и электронные оболочки смещаются друг относительно друга. Из-за того, что масса ядра во много раз больше массы электрона, можно говорить в основном о смещении электронных оболочек (рис. 3.28).- Время установления электронной [c.257]

Поляризуемость при электронной упругой поляризации можно оценить по формуле [c.257]

Для тоГо чтобы характеризовать различные виды поляризации, необходимо знать не только природу частиц, обусловливающих поляризацию, но и особенности межатомных и межмолекулярных взаимодействий. Если силы, стремящиеся возвратить в исходное положение смещенные электрическим полем частицы носят квази-упругий характер, то говорят об упругой поляризации. Если же электроны, ионы или диполи при смещении в поле за счет тепловой энергии преодолевают потенциальные барьеры, то поляризацию называют тепловой. Рассмотрим эти процессы более подробно. [c.277]

Важным отличием тепловой поляризации от упругой является сильная зависимость поляризуемости от температуры. Из изложенного выше следует, что при тепловом характере поляризации индуцированный внешним полем дипольный момент определяется не только напряженностью электрического поля, но и интенсивностью теплового движения частиц, участвующих в поляризации. Такими частицами являются диполи, ионы и электроны. В соответствии с этим различают дипольную тепловую, ионную тепловую и электронную тепловую поляризации. [c.283]

Рис. 8.10. Зависимость е от частоты v стот (10 10 Гц) диэлектрическая проницаемость Бопт обусловлена только электронной упругой поляризуемостью. При столь высоких частотах из-за инерционности никакие другие механизмы поляризации не успевают установиться. В полях с частотами выше 10 —10 Гц поляризация уже невозможна и е==1.

Существует четыре вида упругой поляризации электронная, атомная, ионная и дипольная. В релаксационной поляризации различают дипольную, ионную и электронную разновидности и выделяют отдельно группу процессов, тесно связанных с электропроводностью и получивших название объемной поляризации. [c.146]

Наиболее распространенным видом упругой поляризации является электронная поляризация, которая заключается в упругой деформации электронных оболочек. В результате атом приобретает дипольный момент, направленный согласно с напряженностью внешнего электрического поля и пропорциональный напряженности поля, Такой диполь называется упругим. Электронная поляризация существует у всех диэлектриков. [c.146]

Процесс нарастания упругой поляризации при включении поля носит колебательный характер. Частота колебаний равна собственной частоте упругих связей. У самой быстрой упругой поляризации —электронной — частота собственных колебаний 10 —10 Гц, а у самой медленной — ионной частота уменьшается до 10 Гц. [c.146]

Ток смещения (емкостный ток) /с вызван смещением электронных оболочек атомов, ионов, молекул, т. е. процессом установления быстрых, упругих поляризаций он спадает в течение 10 — [c.159]

Энергетические барьеры между возможными локальными положениями электроны, ионы и диполи преодолевают за счет энергии теплового движения, а электрическое поле, изменяя высоту этих барьеров, приводит к накоплению большего числа заряженных слабосвязанных частиц в энергетически более благоприятных положениях. После выключения поля за счет дезориентирующего влияния теплового движения поляризация исчезает. Такой механизм поляризации, очевидно, является более медленным по сравнению с упругой поляризацией. В самом деле, система упруго смещенных зарядов после выключения поля возвращается в основное (неполяризованное) состояние за время 10 —с, причем для массивных ионов время релаксации больше, чем для легких электронов. [c.63]

Перескоки электронов и ионов происходят на расстояние порядка 0,5 нм, т. е. локальные электрические дипольные моменты при тепловой поляризации на много порядков по величине превышают локальную упругую поляризацию. Однако тепловое смещение совершают лишь некоторые, обычно примесные слабосвязанные частицы, концентрация которых относительно невелика. Поэтому интегральный вклад от прыжковой (тепловой) поляриза- [c.63]

Рис. 3,2. Модельные представления об элементарных механизмах упругой поляризации (смещение электронной оболочки атома при >0, смещение ионов в решетке ионного кристалла, изменение ориентации упруго связанных диполей во внешнем поле)

Ионная упругая поляризация. Ионы, представляющие собой электрически заряженные частицы, так же как и электроны, смещаются в электрическом поле из равновесного положения, что приводит к индуцированному электрическому дипольному моменту. При малом смещении иона возникает упругая возвращающая сила, которая после выключения поля возвращает систему ионов в невозмущенное положение. Ионная упругая поляризация имеет следующие особенности. [c.67]

Диэлектрические потери при упругой поляризации. Когда электрическое поле упруго смещает электроны в атоме, ионы в кристалле или жестко связанные диполи, возникает возвращающая сила, пропорциональная смещению частиц из равновесного положения. Отклонившиеся от равновесия частицы могут совершать колебания вокруг нового равновесного состояния. Поэтому динамические свойства упругой поляризации описываются уравнением гармонического осциллятора, где диэлектрические потери учитываются введением коэффициента затухания. [c.79]

Электронная поляризация обусловлена смещением электронов, упруго связанных в атомах или ионах. Время установления электронной поляризации ничтожно мало и составляет от 10 до сек. Поляризуемость частицы [c.25]

Соотношение (5.2) для энергии колебаний в моде частоты ю аналогично выражению для энергии фотонов (квантов света). Это позволяет рассматривать моду как квазичастицу, называемую тепловым фононом. Введение этого нового понятия является весьма плодотворным и, с математической точки зрения, значительно облегчает анализ тепловых колебаний кристаллической решетки. Представление о фононном газе в твердом теле широко используется при описании таких свойств, как теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, электрическое сопротивление и др. В физике используются и другие квазичастицы плазмой (волна электронной плотности), магнон (волна перемагничивания), полярой (электрон + упругая деформация), экситон (волна поляризации среды). Эти квазичастицы являются модами соответствующих колебаний. [c.92]

В электрическом поле Е происходит смещение ионов. Если поле невелико, то мало и смещение х. Так же, как и в случае электронной поляризации, в системе возникает возвращающая упругая сн- [c.280]

В отличие от упругой тепловая поляризация устанавливается достаточно медленно. Приложение внешнего злектрического поля к диэлектрику, находящемуся в состоянии термодинамического равновесия, приводит к определенной перестройке системы (диэлектрика). В результате этого через некоторое время, называемое временем релаксации, устанавливается новое поляризованное равновесное состояние. Если электрическое поле выключить, то за счет тепловых колебаний и перемещений частиц восстанавливается хаотическая ориентация диполей или хаотическое распределение электронов и ионов в ловушках . Поляризованное состояние че- [c.283]

Электронная поляризация — электрическая поляризация, обусловленная упругим смещением и деформацией электронных оболочек относительно ядер в диэлектрике. [c.104]

Электронная поляризация— упругое смещение электронных орбит относительно ядер в атомах, молекулах и ионах под действием внешнего электрического поля. Таким образом, электронная поляризация происходит во всех диэлектриках независимо от существования в них других видов поляризации. Это быстрая поляризация, совершающаяся за время порядка 10 —10- с, сравнимое с периодом световых колебаний. В неполярных диэлектриках существует только электронная поляризация и поэтому а = аэ (электронная поляризуемость). Неполярные молекулы имеют симметричное строение и поэтому центры тяжести эквивалентных положительного и отрицательного зарядов у них совпадают, так что в отсутствие внешнего поля неполярные молекулы не имеют собственного электрического момента (ц = 0). [c.544]

Ионная поляризация — упругое смещение противоположно заряженных ионов в узлах кристаллической решетки ионных кристаллов под действием внешнего поля. Это тоже быстрый вид поляризации, устанавливающийся за время порядка 10 —10 с. Поскольку в ионных кристаллах существует еще и электронная поляризация, а = аэ + ак (а — ионная поляризуемость) и такие диэлектрики отличаются большим значением е,, чем неполярные. [c.544]

Поляризацию принято подразделять на различные виды в зависимости от способа смещения вызывающих ее частиц — носителей связанных зарядов. Все частицы диэлектрика, способные смещаться под действием внешнего электрического поля, можно отнести к двум видам упруго, или сильно, связанные и слабо связанные [11]. Процессу движения упруго связанных частиц препятствует упругая сила. Такая частица имеет одно положение равновесия, около которого совершает тепловые колебания. Под действием внешнего электрического поля частица смещается на небольшое расстояние. Упругие силы, или точнее квазиупругие, связывают электронную оболочку и ядро в атомах, атомы в молекулах, ионы в кристаллах, дипольные молекулы в некоторых твердых телах. Фи шческая природа таких сил изучается в квантовой механике. [c.145]

Рис. 5,12, Схематическое изображение процесса электронной (а), ионной упругой (6) п дипольной (в) поляризации

В электрическом поле в сегнетоэлектриках происходят упругие электронная и ионная поляризации, а также неупругая доменная. В процессе доменной поляризации векторы Р доменов ориентируются по направлению электрического поля (рис. 5.18, б). Переориентацией направлений Р, доменов объясняются характерные для сегнетоэлектриков нелинейные свойства петля диэлектрического [c.158]

Электронная поляризация представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Поляризуемость электрона характеризуется смещением электронных оболочек атома и равна э = см , где г — радиус атома. Это смещение имеет порядок г = (10- Mf = 10-- см [c.6]

Ионная поляризация характерна для ионно-кристаллических диэлектриков и обусловливается смещением упруго связанных ионов. Этот вид поляризации, так же как и электронной, относится к мгновенным (10 сек) и не зависит от частоты вплоть до инфракрасных колебаний. , [c.7]

Такие ионы в тепловом движении могут перемещаться на расстояния, значительно превышающие упругие смещения. Но в отличие от электропроводности этот процесс носит локальный, а не сквозной характер. Локальные тепловые перемещения слабо связанных ионов при наличии электронного поля создают асимметрию распределения электрических зарядов в диэлектрике и, следовательно, создают электрический момент в единице объема. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты электрического поля и от температуры. После снятия поля ионно-релаксационная поляризация постепенно ослабевает. Поляризация этого типа имеет замедленный характер и при высоких частотах не происходит. [c.8]

Электронная упругая поляризация является наиболее общим видом поляризации. Она наблюдается во всех диэлектриках независимо от их агрегатного состояния (газ, жидкость, твердое тело) и структуры (кристалл, аморфное вещество). Атомы, из которых состоит диэлектрик, под действием внекшего электрического поля превращаются в электрические диполи вследствие того, что [c.278]

Для электронной упругой поляризации важными являются следующие особенности. Вочпервых, этот механизм поляризации является наиболее общим, так как деформация электронных оболочек атомов или ионов в электрическом, поле происходит во всех без исключения диэлектриках. Во-вторых, это наименее инерционный поляризационный механизм, поскольку масса электронов много меньше, чем эффективная масса других частиц, участвующих в процессе поляризации (ионов или молекулярных диполей). Быстрое установление электронной поляризации позволяет выделить экспериментально ее вклад из статической диэлектрической проницаемости того или иного диэлектрика. Этот вклад соответствует еэл = п , где п — коэффициент оптического преломления. [c.66]

Физические причины, приводящие к оптической нелинейности диэлектриков и полупроводников, можно объяснять в различных аспектах. Уже из простейших представлений об электронной упругой поляризации следует, что в сильном электрическом поле поляризуемость азл возрастает. Из уравнения Клаузиуса—Мосотти [c.236]

Физическая природа поляризации. Принято различать упругую (быструю, нерелаксационную) и неупругую (медленную, релаксационную) поляризации. Упругая поляризация завершается практически мгновенно за время t (с), намного меньшее полуперио-да Т 2 - 1/2 / (/— частота, Гц) приложенного напряжения. Поэтому процесс быстрой поляризации создает в диэлектрике только реактивный ток. К таким поляризациям относятся электронная (завершается за время 10 — 10 с) и ионная упругая (устанавливается за время 10 — 10 с). Неупругая поляризация завершается за время, соизмеримое с полупериодом приложенного напряжения. [c.152]

Ионная упругая поляризация. Она происходит в кристаллических диэлектриках, построенных из положительных и отрицательных ионов, — в галоидно-щелочных кристаллах, слюдах, керамиках. В электрическом поле в таких диэлектриках происходит смещение электронных оболочек в каждом ионе — электронная поляризация. Кроме того, упруго смещаются друг относительно друга подрешеткииз положительных и отрицательных ионов (рис. 5.12,6), т. е. происходит упругая ионная поляризация. Это смещение приводит к появлению дополнительного электрического момента увеличивающего поляризованность, а следовательно, и диэлектрическую проницаемость на Еги. Таким образом, диэлектрическая проницаемость ионного кристалла равна = ег . + ги, где Еги зависит от физической природы ионов, сил их взаимодействия и строения кристаллической решетки. [c.154]

Принято различать упругую (быструю, релаксационную) и неупругую (медленную, нерелаксационную) поляризации. Упругая поляризация завершается практически мгновенно за время, много меньшее полупериода r/2=1/2/(f— частота, Гц) приложенного напряжения. Поэтому процесс быстрой поляризации создает в диэлектрике только реактивный ток. К таким видам поляризации относятся электронная (завершается за время 10" ... с) и ионная упругая (завершается за время с). Неупругая [c.158]

Дипольиая упругая поляризация. Многие молекулы обладают собственным электрическим моментом, т. е. поляризованы в отсутствие электрического поля, и представляют собой диполи. Простейшими диполями являются, например, несимметричные дву.х-атомные молекулы. Они образуются из атомов, обладающих разным сродством к электронам (разной электроотрицательностью), вследствие чего в них возникает постоянный электрический ди-польный момент. Например, в молекуле воды Н2О угол между связями водород — кислород равен не 180°, как в связи О-С-0, а 104°. Поэтому образуется электрический дипольный момент ро = = 1,85 Д. Несимметричное (пирамидальное) строение имеет также молекула аммиака МНз, ее электрический дипольный момент равен 1,46 Д. [c.68]

Это более общее выражение оказывается в некоторых случаях удобным для определения постоянной Верде. Так, если известно dnjdoj, то при вычислении р не нужна оценка частоты собственных колебаний упруго связанного электрона fUQ В частности, выражение (4.5) пригодно для описания Езращения плоскости поляризации при наложении продольного магнитного поля па вещество, электроны которого можно считать свободными [c.165]

Получим этот результат из представлений электронной теории, а затем используем его для изучения изменения показателя преломления вблизи спектральной линии, расщепившейся на две компоненты в продольном магнитном поле. Это позволит истолковать эффект вращения плоскости поляризации вблизи линии поглощения. Хотя нас интересует расщепление линии поглощения, рассмотрим более простой случай — расщепление линии испускания. Рассчитаем, как изменится частота колебаний ш упруго связанного электрона при действии на него магнитного поля Явнеш. направленного вдоль оси Z. Положим Е = О, так как будет рассчитываться лишь изменение движения электрона при наложении внешнего магнитного поля [c.166]

При более точной формулиропкс следует определить направление поляризации, связанное с данным х для атого необходимо учесть смещение электронов, обусловленное волной. Как указывалось раньше, мы будем упрощать задачу, предполагая, что волны могут быть либо продольными, либо поперечными и что электроны взаимодействуют лишь с продольными волнами. Это значит, что частоты поперечных волн определяются движением ионов в фиксированном отрицательном пространственном заряде. Из работы Фукса известно, что таким путем могут быть точно определены упругие константы сдвига (модуль сдвига) одновалентного металла. По-видимому, это приближение, хорошее для длинных волн, менее пригодно для коротких, которые имеют как продольную, так и поперечную компоненты. Поскольку в дальнейшем мы будем иметь дело лишь с продольными волнами, индекс а у Qx явно выписываться не будет. [c.759]

Диэлектрики, в силу того, что свободных носителей заряда в них мало, состоят по сути из связанных заряженных частиц положительно заряженных ядер и обращающихся вокруг них электронов в атомах, молекулах и ионах, а также упруго связанных разноименных ионов, )асположенных в узлах решетки ионных кристаллов. Толяризация диэлектриков — упорядоченное смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля (положительные заряды смещаются по направлению вектора напряженности поля , а отрицательные— против него). Смещение / невелико и прекращается, когда сила электрического поля, вызывающая движение зарядов относительно друг друга, уравновешивается силой взаимодействия между ними. В результате поляризации каждая молекула или иная частица диэлектрика становится электрическим диполем — системой двух связанных одинаковых по значению и противоположных по знаку зарядов q, Кл, расположенных на расстоянии I, м, друг от друга, причем q — это либо заряд иона в узле кристаллической решетки, либо эквивалентный заряд системы всех положительных или системы всех отрицательных зарядов поляризующейся частицы. Считают, что в результате процесса поляризации в частице индуцируется электрический момент p=ql, Кл-м. У линейных диэлектриков (их большинство) между индуцируемым моментом и напряженностью электрического поля , действующей на частицу, существует прямая пропорциональность р = аЕ. Коэффициент пропорциональности а, Ф-м , называют поляризуемостью данной частицы. Количественно интенсивность поляризации определяется поляризованно-стью Р диэлектрика, которая равна сумме индуцированных электрических моментов всех N поляризованных частиц, находящихся в единице объема вещества [c.543]

Электронная поляризация представляет собой упругое смещение л деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Время уста-товления электронной поляризации ничтожно мало (около 10"с). Диэлектрическая проницаемость вещества с чисто электронной поляризацией численно равна квадрату показателя преломления света п. Смещение и деформация электронных орбит атомов или яонов не зависит от температуры, однако электронная поляризация вещества уменьшается с повышением температуры в связи с тепловым расширением диэлектрика и уменьшением числа частиц в единице объема. Изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика с злектронной поляризацией при изменении температуры обусловли-зается лишь изменением его плотности (подробнее см. далее стр. 23). Электронная поляризация наблнадается у всех видов диэлектриков и не связана с потерей энергии. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...