Поляризуемость диэлектриков

Степень поляризуемости диэлектриков определяется величиной диэлектрической проницаемости, которая определяется по формуле е = Сд/со, где Сц — емкость конденсатора с вакуумом или с воздухом Сд — емкость конденсатора с данным диэлектриком. [c.99]

При воздействии гармонической электромагнитной волны большой интенсивности дипольный момент отдельного атома при большом значении Е изменяется уже не по гармоническому закону, вследствие чего формула (62) оказывается неверной. В этом случае поляризуемость диэлектрика определяется нелинейным соотношением [c.75]

Диэлектриками называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле лишь несколько смещаются относительно положения равновесия. Происходит разделение центров положительного и отрицательного зарядов, т.е. поляризация. Для диэлектриков характерно высокое сопротивление прохождению постоянного электрического тока. Мерой поляризуемости диэлектрика является относительная диэлектрическая проницаемость, равная отношению емкости конденсатора с диэлектриком к емкости такого же конденсатора с вакуумом. Важнейшей характеристикой диэлектрических материалов является электрическая прочность. При превышении в объеме диэлектрика некоторой критической величины напряженности электрического поля происходит пробой. (Под напряженностью электрического поля понимают отношение приложенного к диэлектрику напряжения к расстоянию между подводящими напряжение электродами). Значение напряжения в момент пробоя называют пробивным напряжением, а достигнутую к этому моменту напряженность - электрической прочностью. [c.127]

Степень поляризуемости диэлектриков оценивается увеличением емкости конденсатора при замене вакуума или воздуха между его пластинами данным материалом. Эта величина, как известно, называется относительной диэлектрической проницаемостью диэлектрика [c.39]

Выражение (148.36) аналогично поляризуемости диэлектрика, так как оно соответствует переходам между наинизшей зоной и другими. Оно переходит в выражение (148.30) в предельном случае узких полос, когда становятся атомными функциями. Последний член в (148.35) может быть преобразован в [c.680]

Кроме поляризуемости вводят еще такие макроскопические характеристики, как напряженность Е электрического поля в диэлектрике и электрическая индукция D. Векторы D, Е и Р связаны соотношениями [c.276]

Для многих диэлектриков (ионные кристаллы, аморфные вещества) важно знать электронную поляризуемость ионов. Поляри- [c.279]

Заканчивая рассмотрение различных видов поляризаций, отметим, что поляризация реальных диэлектриков имеет обычно сложный характер. Она является совокупностью отдельных простейших видов поляризации. В общем случае результирующий дипольный момент единичного объема диэлектрика (поляризуемость) [c.291]

Из 8.2 сле дует, что важнейший макроскопический параметр диэлектрика — диэлектрическая проницаемость s связана с поляризуемостью Р и напряженностью поля Е соотношением [c.291]

Электрическая поляризация вещества, состоящего из полярных молекул, отличается от электрической поляризации вещества, состоящего из неполярных молекул. Молекулы, имеющие постоянные дипольные моменты, поляризуются полем не только вследствие индукции, т. е. появления наведенного дипольного момента, определяемого поляризуемостью, но и вследствие ориентации молекул полем. При отсутствии поля молекулы в результате теплового движения расположены хаотично (рис. 16.2, а) и поэтому векторная сумма всех моментов диполей в среднем близка к нулю. При наложении внешнего электрического поля на каждый диполь действуют силы, стремящиеся ориентировать его параллельно электрическому полю (рис. 16.2,6). В этом случае сумма всех дипольных моментов молекул уже не равна нулю и диэлектрик приобретает электрический момент. Такой тип поляризации называют ориентационной, или дипольной, поляризацией. [c.7]

Эта формула пригодна для газообразных, но в ряде случаев с большим или меньшим приближением может быть применена также для жидких и твердых диэлектриков.) Таким образом, по физическому смыслу диэлектрическая проницаемость — количественная мера интенсивности процесса поляризации диэлектриков. Концентрация N поляризующихся частиц невелика в газах и намного выше в жидких и твердых диэлектриках. Поляризуемость частицы а зависит от механизма поляризации, определяемого природой диэлектрика. [c.544]

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]

Если в единице объема диэлектрика содержится /V частиц с поляризуемостью а каждая, то поляризованность P=N p , =М а.Е, что при [c.88]

Поляризация есть процесс смещения и упорядочения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Этот процесс зависит оТ поляризуемости частиц диэлектрика, которая определяется как величина поляризации атома, молекулы или иона. Состояние вещества при электрической поляризации характеризуется тем, что электрический момент некоторого объема этого вещества имеет значение, отличное от нуля. [c.5]

Полное внутреннее отражение 245 Полупроводник 234 Поляризация диэлектрика 229 Поляризуемость 229 Поляриметрия 246 Помещение необслуживаемое 497 [c.516]

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]

Таким образом, объяснение ФП в диэлектрике со скачком электронной проводимости может быть весьма различным. По-видимому, разные экспериментальные случаи таких переходов целесообразно объяснять с позиций различных (перечисленных выше) теоретических моделей. Главное, что объединяет эти модели, — неустойчивость электронного спектра диэлектриков, для которых наблюдается скачок проводимости. Весьма интересными представляются случаи, когда вместо скачка проводимости возникает весьма высокая поляризуемость. [c.118]

Механизмы диэлектрической нелинейности. Зависимость макроскопического параметра е от среднего макроскопического поля Е означает, что микроскопическая поляризуемость а тех или иных механизмов поляризации зависит от действующего на молекулы, атомы или ионы микроскопического поля F. Однако установить общую аналитическую связь г Е) на основе зависимости a(F) сложно, так как зависимость F(Е) определяется конкретной структурой тех или иных диэлектриков и может быть весьма различной. [c.186]

При низких напряженностях поля или низких плотностях фотонных потоков, характерных для обычных некогерентных источников света, диэлектрическая проницаемость, или показатель преломления большинства диэлектриков, почти постоянна и не зависит от напряженности поля. При очень высоких л е напряженностях поля или плотностях фотонных потоков, которые можно получить при помощи лазеров большой мощности, картина меняется и в поляризуемости среды приходится учитывать члены более высоких порядков. Возникающие при этом нелинейные эффекты вызвали живой интерес и большую активность ученых — теоретиков и экспериментаторов, и число публикаций по Данному вопросу возрастает колоссальными темпами [116— 120]. Исследования таких эффектов быстро прошли путь от первого слабого обнаружения второй гармоники рубинового лазера в 1961 г. до весьма эффективного (10—30%) преобразования в частоты второй гармоники, обнаружения третьих гармоник и постоянной составляющей (оптическое выпрямление), вынужденного комбинационного рассеяния и создания лазеров на основе целого ряда многочастотных параметрических эффектов [121]. [c.130]

Показатель преломления п(0). Для диэлектриков и слаболегированных полупроводников основной вклад в поляризуемость при не слишком высоких температурах, когда (20- 30)кв, дают [c.74]

На первый взгляд кажется, что если известны механизмы поляризации, позволяющие рассчитывать различные виды поляризуемо-тей и, следовательно, поляризуемость по формуле (8.59), то легко можно вычислить и е. Однако сделать это не всегда просто. Дело в том, что электрическое поле, действующее на атом или молекулу внутри диэлектрика (назовем это поле локальным—Елок), не совпадает со средним макроскопическим полем Е в диэлектрике. Каледая молекула (или атом) находится прежде всего в поле действия окружающих молекул. Это поле изменяется при наложении [c.292]

В физике твердых и жидких диэлектриков поляризуемостью называют также величину, равргую отношению поляризованности диэлектрика к произведению напряженности электрического поля Е и концентрации числа частиц , т. е. a = P/(En). [c.114]

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]

За исключением специального класса веществ — сегнетоэлек-трнков, обладающих способностью спонтанной поляризации, диэлектрическая восприимчивость не зависит от напряженности поля вплоть до значений напряженности, близких к пробивной прочности диэлектрика. У неоднородных диэлектриков величина а является функцией координат для анизотропных диэлектриков, у которых направления векторов Р и Е могут не совпадать, поляризуемость оказывается тензорной величиной. [c.138]

Молярная поляризуемость определяется как индуктированный электрический момент грамм-молекулы однородного диэлектрика, обусловленный внутренней наиряженностью электрического поля. Это можно выразить произведением поляризуемости молекулы, на число Авогадро [c.5]

Кроме того, в твердых диэлектриках наблюдаются электроннорелаксационная, резонансная, структурная и самопроизвольная (спонтанная) поляризации, которые в полимерных материалах, как правило, не проявляются. Таким образом, пз всех рассмотренных видов поляризации стеклопластики на основе полиэфирных, эпоксидных, фенольно-формальдегидных и других смол следует отнести к материалам, которые обладают почти всеми видами поляризации одновременно, так как смолы обладают электронной и диполы-ю-релаксациоиной поляризациями одновременно, а стеклонаполнитель — ионно-релаксационной поляризацией. Основной предпосылкой для определения плотности полимерных материалов служит формула Клаузиуса—Моссоти, связывающая электрические свойства молекул, диэлектрическую проницаемость, поляризуемость и дипольный момент с плотностью и молекулярной массой [c.98]

В видимой области спектра, наряду с ввутризонным поглощением света свободными электронами, на оптич. характеристики ряда металлов влияет межзонное поглощение, не описываемое теорией Друде — Зинера. Коэф. поглощения при этом возрастает до 0,2—0,5. В УФ-области при сз Мр (область III, рис. 1) для всех металлов типичен переход от сильного отражения к прозрачности, вследствие изменения характера поляризуемости среды и знака е. При ы Шр отклик металлов на эл.-магн. воздействие связан с возбуждением излучения внутр. электронных оболочек атомов и аналогичен отклику диэлектриков. [c.111]

Поляризация представляет собой процесс смещения структурных элементов (электроноб, атомов, ионов и др.) кристаллической решетки со своего нормального положения под влиянием электрического поля. В результате взаимодействия с внешним электрическим полем происходит нарушение и перераспределение электростати- чe киx сил, действующих внутри кристалла, при сохранении его общей нейтральности. Механизм поляризации может быть различен в зависимости от того, какие структурные элементы участвуют в процессе поляризации, В керамических материалах имеются следующие основные виды поляризации электронная, ионная, электронно- и ионно-релаксационная, спонтанная (самопроизвольная). Степень поляризации керамического диэлектрика и его поляризуемость в целом складываются-как сумма поляризаций каждого вида. Диэлектрическая проницаемость керамики отражает ее поляризуемость. [c.16]

Другие механизмы. Леванюк и Осипов [42] рассматривают возникновение оптического искажения как результат возбуждения светом донорно-акцепторных пар. В широкозонных диэлектриках содержится примерно одинаковое количество доноров и акцепторов. При освещении такого кристалла коротковолновым светом происходит ионизация отрицательно заряженного акцептора. Перешедший в зону проводимости электрон далее захватывается полояштельно заряженным донором, т. е. вместо двух заряженных дефектов образуются два нейтральных. При этом существенно меняется электронная поляризуемость дефектов и их вклад в коэффициент преломления среды. Таким образом, с этой точки зрения, индуцированное светом Атг может происходить в любых высокоомных кристаллах. [c.309]

Дипольная поляризация, обусловленная тепловым движением. Механизм тепловой ориентации диполей был предложен Дебаем для объяснения высокой диэлектрической проницаемости воды и других полярных жидких диэлектриков. При 300 К на низкой частоте для воды е 80, в то время как на высокой частоте еэл = = n = l,77. Такое различие в е на разных частотах объясняется запаздыванием ориентации полярных молекул во внешнем электрическом поле при частотах выше 10 —10 ° Гц. Когда внешнее электрическое поле отсутствует ( = 0), диполи ориентированы хаотично и поляризованность Р = 0. Если >0, то в процессе теплового хаотического движения часть диполей ориентируется по полю, вследствие чего появляется новое равно1весное состояние— поляризованное. Это равновесие является термодинамическим за счет тепловых движений (колебаний, вращений) диполи приобретают благоприятную ориентацию, но те же тепловые колебания препятствуют ориентации всех диполей в электрическом поле. Чем выше напряженность электрического поля, тем большая часть диполей в единице объема ориентирована и тем выше поляризованность. В среднем электрический дипольный момент в расчете на одну молекулу пропорционален напряженности электрического поля (если поля не слишком велики) р = ацлР, где Од.т — поляризуемость дипольной тепловой поляризации F микроскопическое электрическое поле. [c.69]

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]

Параэлектрики типа смещения, теория Кокрена. Среди диэлектриков с высокой проницаемостью особое место занимают неполярные кристаллы с величиной е порядка 100 и выше. Характерными представителями таких диэлектриков являются, как уже отмечалось, рутил и перовскит. Для этих кристаллов характерна весь.ма большая электронная поляризуемость (е(оо)>5). Кроме того, диэлектрическая проницаемость кристаллов типа рутила и перовскита в сильной Степени зависит от температуры, причем температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТК е<0. В ряде случаев для описания температурной зависимости можно даже применять закон Кюри — Вейса. Например, в aTiOs зависимость г(Т) может быть описана в широком интервале температур формулой e(T) bl+ (T—0)- , если считать еь = 60, С=4-10 К и 0=—90 К, где еь — не зависящая от температуры проницаемость С — постоянная Кюри — Вейса 6 — температура Кюри —Вейса. [c.86]

Критический рост концентрации свободных носителей заряда и температурный гистсрезис при переходе из диэлектрической фазы в маталлическую мо-Г 1 быть, 67,ЯС СБЫ п молели экситонного диэлектрика. Как было показано Моттом, электронный спектр кристалла с небольшим перекрытием двух зон подобен полуметаллу, что способствует локализации электронно-дырочных пар в виде экситонов. Их образование в кристаллической решетке повышает поляризуемость, электронная составляющая которой пропорциональна кубу рассто-Я1 ия электрона от положительного заряда. С изменением поляризуемости изменяется и фонониый спектр кристалла, поскольку возрастает его диэлектрическая проницаемость. [c.117]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...