Ионная упругая поляризация

ИОННАЯ УПРУГАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ [c.280]

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]

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]

Ионная упругая поляризация имеет место в диэлектриках с ионным типом химической связи, например, в кристаллах поваренной соли (рис. 3.29). [c.258]

Н( (>мя устанавливается ионная упругая поляризация. [c.143]

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]

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]

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]

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

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]

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]

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]

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]

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)

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]

Ионная поляризация—С , на схеме рис. 21—характерна для твердых тел с ионным строением и обусловливается смещением упруго связанных ионов. Величина поляризации с повышением температуры возрастает в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ионами при тепловом расширении. [c.41]

Ионная поляризация, или поляризация ионного смещения, наблюдается у ионных кристаллических диэлектриков, т. е. у ионных кристаллов. Всякий ионный кристалл состоит из положительных и отрицательных ионов, расположенных в узлах кристаллической решетки. При приложении напряжения в ионном кристалле начинают действовать электрические силы, под действием которых ионы упруго смещаются относительно мест своего первоначального расположения. При этом положительно заряженный ион смещается в одном направлении, а отрицательно заряженный — в противоположном. [c.25]

В ионных кристаллах наряду с упругими силами F= —Q , пропорциональными смещениям, играют существенную роль электрические дальнодействующие взаимодействия между ионами. Смещения ионов из равновесных положений создают электрическую поляризацию, последняя вызывает появление поля, которое в свою очередь взаимодействует с ионами. Удельная поляризация Р обусловлена как смещением ионов, так и внутренней поляризацией ионов (смещение электронов относительно ядер) под влиянием электрического поля. Поэтому в общем виде можно написать [c.60]

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]

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]

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]

В заключение заметим, что найденная нами эквивалентная тепловая поляризуемость а,т каждого иона (8.49) существенно отличается от ионной поляризуемости при упругом смещении а,-. Величина ai была определена (см. 8.4) как коэффициент пропорциональности между дипольным моментом и внешним полем и выражалась отношением квадрата заряда иона к коэффициенту упругости связи. В случае тепловой поляризации дипольный момент, возникающий при перемещении каждого иона, постоянен, и не зависит от напряженности поля (Р=еб). Поэтому поляризуемость каждого иона обратно пропорциональна полю Е [c.287]

Ионная поляризация — электрическая поляризация, обусловленная упругим смещением разноименно заряженных ионов относительно положения равновесия 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]

В большинстве случаев при интенсивной ионной поляризации диэлектрики имеют положительный температурный коэффициент диэлектрической проницаемости. Эта закономерность объясняется тем, что при повышении температуры ослабляются упругие силы связи между ионами в узлах кристаллической решетки, что облегчает смещение ионов в электрическом поле. [c.32]

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]

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]

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]

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]

Подробнее эти механизмы поляризации рассмотрены в гл. 5 и 6 в связи с различными применениями диэлектриков в электронике. В качестве примера не индуцированной электрическим полем поляризации отметим пьезополяризацию, возникающую в нецент-роснмметричных диэлектриках при их механической деформации. В пьезоэлектриках механическая деформация приводит к смещению ионов из равновесного положения, при котором возникает электрическая поляризация диэлектрика. Время установления этой механической поляризации зависит от электрических и упругих свойств диэлектрика, а также от геометрических размеров образца, который деформируется как целое. Как и при упругой поляризации, возникает возвращающая сила (пропорциональная деформации пьезоэлектрика), которая стремится возвратить образец в равновесное (недеформированное и неполяризован-ное) состояние. Отметим, что поляризация в этом случае индуци-64 [c.64]

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]

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]

Ионная поляризация (С , Q на рис. 1-1, б) характерна для твердых тел с ионным строением и обусловливается смещением упруго-связанных иоиов. С повышением температуры она усиливается в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, Аз-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении. Время установления ионной поляризации около 10 с.. Ципольно-релаксационная поляризация (С .р, рд.р, Гд.р) для <раткости называется дипольной, отличается от электронной и ион-юй тем, что она связана с тепловым движением частиц. Диполь-1ые молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, частично ориентируются под действием поля, что и является причи-10Й поляризации. [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...