Электронная тепловая поляризация

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]

S.8. ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕПЛОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ [c.288]

Если к диэлектрику внешнее поле не приложено, то в различных анионных вакансиях эти переходы происходят хаотически и поляризация не возникает. Приложение электрического поля приводит к тому, что перескоки становятся в значительной степени согласованными. При этом возникает преимущественная направленность перескоков и, таким образом, появляется результирующий дипольный момент. Время релаксации электронной тепловой поляризации достаточно велико 10 —10 с. [c.288]

Если для расчета электронной тепловой поляризации пользоваться классическими представлениями, то результаты будут примерно такими же, как в случае ионной тепловой поляризации. Ясно, однако, что при описании движения электронов в кристаллах пренебрегать квантовыми эффектами нельзя. Необходимо учитывать, что эффективная масса электронов в кристалле сильно отличается от массы свободного электрона, что электроны в твердом теле подчиняются статистике Ферми —Дирака и т. д. Точные расчеты поляризуемости в этом случае достаточно сложны. [c.288]

Время релаксации электронной тепловой поляризации составляет [c.262]

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]

Электронно-релаксационная поляризация обусловлена ограниченным перемещением возбужденных тепловой энергией электронов. Она характерна для диэлектриков с электронной электропроводностью, например двуокись титана с примесями ионов ниобия, кальция, бария. [c.8]

Электронно-релаксационная поляризация (Сэ-р, Сэ-р, э р) отличается от электронной и ионной и возникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок. [c.20]

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]

Электронно-релаксационная поляризация возникает за счет возбужденных тепловой энергией избыточных дефектных электронов или дырок . Она характерна для диэлектриков с высоким показателем преломления, большим внутренним полем и электронной электропроводностью, например рутил ТЮа, загрязненный примесями Nb+ Са+2, Ва+2. [c.71]

Электронно-релаксационная поляризация—С р, Сэр, г,р — возникает за счет ориентации возбужденных тепловой энергией избыточных дефектных электронов или дырок . [c.43]

Известны различные виды излучения вещества — отражение и рассеяние света, тепловое излучение, излучение заряженных частиц при их ускоренном или заторможенном движении и т. д. Однако существует излучение, отличное от этих видов как по характеру возбуждения и протекания, так и по характеристикам самого излучения (спектральному составу, поляризации и т. д.). К таким видам излучения относится свечение окисляющегося в воздухе фосфора, свечение газа при прохождении через него электрического тока, свечение тел после облучения их светом, свечение специальных экранов при ударе о них электронов (экраны телевизоров, осциллографов и др.) и т. д. Все эти виды излучения, как увидим дальше, обусловлены переходом частиц (атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов) из возбужденного состояния в основное и называются люминесценцией. Понятие люминесценция было введено впервые Видеманом в 1888 г. Существенный вклад в развитие учения о люминесценции был сделан советской школой физиков, во главе которой стоял акад. С. И. Вавилов. [c.356]

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]

Тепловая электронная поляризация играет важную роль во многих диэлектриках, в частности в щелочно-галоидных кристаллах. В последних такая поляризация обусловлена возбуждением f-центров. [c.288]

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]

Электронная поляризация не зависит от температуры, так как она представляет собой внутриатомный процесс и время ее совершения порядка 10 сек. Тепловое движение молекул на величине электронной поляризации не отражается. Также она не зависит и от частоты переменного электрического ноля, вплоть до СВЧ. [c.6]

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]

Диэлектрическая проницаемость чистых кварцевых и борных стекол без примесей немного превышает квадрат коэффициента преломления стекла, так как она определяется, главным образом, электронной поляризацией. У стекол сложного состава (технических стекол) при введении щелочных или щелочно-земельных металлов структурная сетка стекла изменяется. При введении щелочного окисла в стекло вводится избыточный кислород, и уже не каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния. Часть атомов кислорода связана с одновалентным атомом щелочного металла. Такой атом отдает один электрон ближайшему атому кислорода и оказывается положительным ионом. Одновалентный ион имеет большую свободу перемещения и может создавать тепловую ионно-релаксационную поляризацию. [c.13]

Свинцовые стекла имеют повышенную диэлектрическую проницаемость, но это, по-видимому, связано с большой электронной поляризацией и смещением поляризованного атома свинца. Тепловая ионная поляризация связана с диэлектрическими потерями. [c.13]

Линейный Ф. э.—не связан с передачей импульса фотона электронам и поэтому не меняется при изменении направления распространения света на обратное (при фиксированной линейной поляризации). Он обусловлен асимметрией распределения фотоэлектронов, к-рая создаётся двумя механизмами баллистическим, связанным с появлением направленного импульса при квантовых переходах, и сдвиговым, обусловленным смещением центра тяжести волнового пакета электрона при переходах. При этом вклад в ток дают как процессы поглощения света, так и рассеяния и рекомбинации (в состоянии теплового равновесия эти вклады компенсируются). [c.343]

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]

Зависимость е от температуры. У неполярных диэлектриков температура на процесс поляризации непосредственно не влияет электронная поляризуемость а, молекул от температуры не зависит. Однако вследствие теплового расширения вещества количество поляризующихся молекул в единице объема уменьшается и е при повышении температуры должна также уменьшаться (рис. 15.6, а, б), т. е. температурный коэффициент диэлектрической проницаемости [c.118]

Электронная тепловая поляризация свойственна твердым диэлектрикам, имеющим определенного рода дефекты. Она играет существенную роль в таких технически важных диэлектриках, как рутил TiOi, перовскит aTiOs, подобных им сложных оксидах титана, циркония, ниобия, тантала, свинца, церия, висмута. Для этих поликристаллических веществ характерна высокая концентрация дефектов кристаллической структуры. Так, в стехиометрическом рутиле атомы титана имеют валентность, равную 4. При нестехиометрии, т. е. в данном случае при наличии вакансий кислорода, возникают слабосвязанные электроны и часть атомов титана становится трехвалентной. В результате теплового движения такие электроны хаотически перехо- [c.261]

Экстраполяция решеточного теплового сопротивления к нулевой концентрации примесей, по-видимому, должна дать значение решеточного, теплового сопротивления в чистом металле. Пр и низких температурах как для палладиевого, так и для кадмиевого сплавов такая экстраполяция приводит к решеточному тепловому сопротивлению Ц7рР 5 м К /Вт. Эту величину нельзя прямо сравнивать с идеальным электронным тепловым сопротивлением, поскольку последнее пропорционально а не Р. Однако можно провести сравнение этих величин при 10 К, когда наблюдаемое значение = 5-10 , в то время как определяемое по формуле (12.2) W , = 3 10 м К/Вт (если предположить, что электроны одинаково взаимодействуют с фононами всех поляризаций). Это предположение отчасти оправдывается довольно хо- [c.234]

В случае слабой связи электронов, ионов или диполей в структуре диэлектриков на процессах поляризации сильно сказывается их тепловое движение и поляризация называется тепловой (или прыжковой). В газах и жидкостях слабо связаны лищь молекулы и тепловая поляризация обусловлена дипольным механизмом. В твердых диэлектриках в тепловой поляризации могут участвовать не только диполи, но также электроны (дырки) или 62 [c.62]

Согласно Фрелиху захваченные вакансиями электроны (дырки) могут привести к тепловой поляризации лишь в том случае, когда основное [c.70]

В твердых диэлектриках, имеющих определенного рода дефекты, возможна электронная поляризация, обусловленная тепловым движением. Механизм такой поляризации рассмотрим на примере кристалла ТЮа (рутил), содержащего анионные вакансии. Двухмерная модель структуры Т1О2 с анионной вакансией изображена на рис. 8.7. [c.288]

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]

Для поляризации нек-рых ядер разработаны т. н. ди-намич. методы, когда тепловое равновесие ядерных спинов в веществе, находящемся в пост. магн. поле, нарушается путём возбуждения эл.-магн. полем переходов между зеемановскими подуровнями (см. Ядерный магнитный резонанс, Электронный парамагнитный резонанс). Обычно внеш. полем поляризуются электроны, [c.470]

Р. получила развитие как один из методов исследований по физике конденсиров. сред на импульсных источниках нейтронов. На рис. 1 и 2 показаны принципиальные схемы рефлектометров по методу времени пролёта, Полихроматич. пучок тепловых нейтронов от импульсного источника, сформированный с помощью поглощающих диафрагм (коллиматоров) 1, 2 (рис. 1), падает на поверхность или внутр. границу раздела образца 3 под углом скольЖения б 10" —10 рад [угол 0 имеет разброс Д6/0 (1—5)-10" ]. Зеркально отражённые нейтроны регистрируются детектором нейтронов a и одновременно анализируются по скорости (длине волны) с помощью электронного устройства (временного анализатора), по времени регистрации, т. е. ЗОХ времени пролёта нейтроном расстояния от источни-.384 ка до детектора. В поляризац. рефлектометре (рис. 2) [c.384]

ЭЛЕКТРбННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ—совокупность методов анализа свойств вещества по энергетич. спектрам, угл. распределениям, спиновой поляризации и др. характеристикам электронов, эмитируемых веществом под влиянием к.-л. внеш. воздействий (электронных, ионных и др. зондов). Методы Э. с. позволяют изучать элементный состав образца, структуру, электронное строение, тепловые колебания атомов и молекул веществ в твёрдой, жидкой и газовой фазе, а также получать др. информацию на микроскопич. уровне. Для твёрдого тела и жидкости информация может относиться как к поверхности и припо-верхностной области, так и к объёму. В зависимости от природы зонда различают фотоэлектронную спектроскопию, в к-рой для выбивания из вещества электронов используют излучение от красного до рентг. диапазона ионно-электронную спектроскопию, в к-рой изучаемый объект бомбардируют ионами разл. энергии вторично-электронную спектроскопию (ВЭС), основанную на изучении рассеяния в веществе потоков ускоренных электронов, и т. д. [I ]. [c.553]

Чтобы объяснить основные качественные особенности теплового и электрического сопротивлений, можно взять простейшую модель, в которой величина Од пропорциональна кг — кх и, следовательно, при Ы-процессах пропорциональна q. При этом не учитывают и-процессы и не различают поляризации фоно-нов. Скорость изменения числа электронов с волновым вектором к1 вследствие поглощения фононов с волновым вектором q пропорциональна [c.192]

Для краткого описания основных физических явлений в диэлектриках проследим, как изменяются их свойства при различных внешних воздействиях. Свойства любого вещества можно разделить на четыре условных класса механические, тепловые, электрические и магнитные. К механическим свойствам, отражающим внутренние связи между молекулами и атомами вещества, относятся упругость, прочность, твердость и вязкость. Тепловые свойства, обусловленные внутренней энергией движения молекул, атомов и валентных электронов, характеризуются тепловым расширением, теплоемкостью и теплопроводностью. К электрическим свойствам, обусловленным переносом и смещением электрических зарядов в веществе, относятся электропроводность, поляризация, поглощение энергии (потери) и электрическая прочность. Магнитные свойства, обусловленные упорядочением магнитных моментов электронов в веществе, в большинстве диэлектриков (неферромаг- [c.17]

Вторая важная особенность ионной поляризации заключается в том, что время установления этого механизма значительно больше, чем время установ,1ения электронной поляризации. Это объясняется большей ве.1Ичиной эффективной массы смещающихся в электрическом поле ионов по сравнению с массой электронов. Однако время установления ионной поляризации все же гораздо меньше, чем тепловой и объемно-зарядной поляризаций диэлектриков. Используя это обстоятельство, можно найти из эксперимента вклад ионной поляризации в диэлектрическую проницаемость того или иного диэлектрика, т. е. еион- [c.67]

Большое время релаксации, наблюдаемое при электронной поляризации, обусловленной тепловым движением, говорит о том, что эффективная масса электронов и дырок оказывается чрезвычайно большой. Обычно большое значение эффективной массы электрона свидетельствует о том, что он на.ходнтся в полярон-ном состоянии. Как правило, это состояние электронов и дырок появляется в диэлектриках с высокой инфракрасной поляризуемостью, в которы.х разность 8 —еопт оказывается значительной. [c.72]

С электронной поляризацией, обусловленной тепловым движением, связан довольно широкий круг процессов, происходящих в твердых диэлектриках фотодиэлектрический эффект в кристаллах люминесцирующих широкозонных полупроводников диэлектрическая релаксация, обусловленная наличием центров окрашивания в ионных кристаллах, диэлектрическая релаксация электронов, захваченны.х донорны.ми центрами в оксидных полупроводниках наконец, существенное повышение на низких частотах диэлектрической проницаемости в поликристаллических веществах типа рутила, перовскита или стронций-висмут титаната (СВТ). Последний из перечисленных диэлектриков находит важное техническое применение. [c.72]

Термоэлектреты получают, нагревая диэлектрик в сильном электрическом поле. При этом образуются как гомо-, так и гетерозаряды. Формирование гомозаряда может происходить, например, вследствие термостимулированной инжекции электронов с катода (или дырок с анода). Гетерозаряд появляется благодаря различным примесным механизмам поляризации — тепловой (электронной, ионной или дипольной), а также миграционной (объемно-зарядной, механизму Максвелла—Вагнера). Под действием ноля через нагретый диэлектрик проходит абсорбционный ток, свидетельствующий о накоплении в диэлектрике пространственно разделенных объемных зарядов, приводящих к макроскопическому электрическому моменту — поляризованности. После такой вынужденной температурной поляризации диэлектрик охлаждают, не выключая электрического поля при этом поляризо-ванность замораживается . [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...