Қатты диэлектриктердің электрондық поляризациясы

Қатты диэлектриктердің электрондық поляризациясы

Қатты диэлектриктердің поляризациясы негізінен электронды ығысудың поляризациясы мен иондық ығысудың поляризациясынан тұрады. Әрине,егер диэлектрикте тығыз байланысқан полярлы молекулалар болса, онда бағдарлау поляризациясы да орын алады. Сондай-ақ, диэлектрик құрамында әлсіз байланысқан иондар немесе әлсіз байланысқан полярлы молекулалар болуы мүмкін. Мұндай электр өрісінің әсерінен қатты диэлектриктер жылу ионына немесе жылу бағдарлау поляризациясына ұшырайды.

Сипатталған топтың қатты диэлектриктері негізінен электронды поляризациямен сипатталады. Иондардың болмауына байланысты иондық поляризация болмайды, ал полярлық молекулалардың болмауына байланысты бағдарлау болмайды.

Таза электронды поляризация үшін диэлектрлік тұрақты жарықтың сыну көрсеткішінің квадратына тең.

Полярлы молекулалар мен полярлы радикалдардың иондары жоқ қатты диэлектриктердің, сондай-ақ басқа диэлектриктердің диэлектрлік өткізгіштігін алғашқы жүйелі өлшеулердің бірі Мәскеу университетінің профессоры Н. Шиллер жасаған. Осы өлшемдердің деректері электрлік тербелістер туралы кітапта жарияланған, 1874 жылы берілген Шиллер зерттеліп жатқан диэлектрик бар ауа конденсаторы мен конденсатордың разряды кезінде пайда болатын электрлік тербеліс кезеңі бойынша диэлектрлік тұрақты анықтау әдісін қолданған. Шиллердің мәліметтері істің нақты жағдайына сәйкес, бұл диэлектриктер қарастырылып отырған топтың диэлектриктерімен салыстырғанда диэлектрлік тұрақтылықтың жоғарылағанын көрсетеді.

     Күкірт пен эбониттің диэлектрлік тұрақтысы өте қысқа толқындарды (0,6 см) алғаш рет П. Н. Лебедев өлшеді "электропреломляющей призма" әдісі. Лебедев эбонит үшін  () және ромбтық күкірт үшін (параллель және  (үлкен оптикалық оське параллель).Айта кету керек, түпнұсқа техниканы қолдана отырып жүргізілген осы өлшеулерден кейін П. Н. Лебедев алғаш рет жасады "электрониколь" күкірттен эбонит қабаты бар және поляризацияны зерттеді .[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Қарастырылып отырған топтың қатты диэлектриктерінің диэлектрлік тұрақтысы аз және әдетте 2,0–2,5 аралығында болады. Ерекшелік

бұл күкірт, ол сыну көрсеткіші жоғары.Поляризациясы электронды ығысу сипатына ие және сыну көрсеткіші төмен диэлектриктер үшін Клаузиус–Мосотти формуласы өте қолайлы екенін ескеріңіз.

Осы формуланы қолдана отырып, нафталин молекуласының поляризациясын есептейміз. Нафталиннің молекулалық салмағы , нафталиннің тығыздығы [pic 6][pic 7]

Сондыктан , Көріп отырғаныңыздай, қарастырылып отырған топтың қатты диэлектриктері үшін молекуланың магнитудасы бойынша поляризациясы молекулалық радиустың кубына тең.[pic 8]

2.Иондық кристалдардың өткізгіштігінің температураға тәуелділігі

Иондық кристалдардың диэлектрлік тұрақтысының температуралық коэффициенті көп жағдайда оң болады, өйткені температураның жоғарылауымен зат тығыздығының төмендеуі ғана емес, сонымен қатар тор түйіндеріндегі иондардың ығысуының жоғарылауы байқалады. Ерекшелік-бұл диэлектрлік тұрақтылықтың теріс температуралық коэффициенті бар титан иондары бар кристалдар.

3. Өткізгіштігі жоғары кристалдардың поляризациясы

 Соңғы жылдары жоғары диэлектрлік тұрақты заттар үлкен маңызға ие болды. Мұндай заттарды техникада қолдану үздіксіз кеңеюде. Сондықтан бұл заттардың жоғары диэлектрлік тұрақтылығының себептерін зерттеу, олардың құрамы мен құрылымына байланысты олардың диэлектрлік қасиеттерін зерттеу және, сайып келгенде, жоғары диэлектрлік тұрақты жаңа диэлектриктерді құру өте маңызды міндет болып табылады.

Иондық кристалдардың көпшілігінде диэлектрлік тұрақты 5-13 аралығында болады және сыну көрсеткішінің квадраты 1,6–3,5 құрайды. Бұл сілтілі-галоидты кристалдарға, сілтілі жер металдарының кристалды оксидтеріне, сульфидтерге, селенидтерге және т. б.

Ерекшелік, біріншіден, сыну көрсеткіші жоғарылаған жартылай өткізгіштер (мысалы, күміс және мыс галогендік кристалдар)  екіншіден, салыстырмалы түрде аз сыну көрсеткішінің жоғарылауымен ( бірге барлық электр жиіліктерінде (20-дан 173-ке дейін) жоғары және өте үлкен диэлектрлік тұрақты кристалдар тобы, бірақ сонымен бірге олар ферроэлектриктер емес. Бұл кристалдардың торларының иондық табиғаты диэлектрлік тұрақтылықтың температураға салыстырмалы түрде төмен тәуелділігімен бірге, бұл кристалдардың поляризациясының негізгі түрлері иондардың электронды қабықтарының ығысуы және иондардың өздері ығысуы деп санайды. Бұл топқа жоғары диэлектрлік тұрақты алғаш рет Шмидт 1902 жылы орнатқан рутил (TiO2) типті кристалдар және типті кристалдар кіреді[pic 9][pic 10]