- •Міністерство освіти і науки україни
- •1 Понятие о строении твёрдых тел
- •1.1 Строение кристаллических твёрдых тел
- •1.2 Типы конденсированных систем
- •1.3 Описание структуры кристаллов
- •1.4 Кристаллографические индексы (индексы миллера)
- •1.5 Рентгеновский анализ
- •1.5.1 Оценка расстояния между атомами и требования к методу измерения
- •1 Моль Cu;
- •1.5.2 Получение рентгеновского излучения
- •1.5.3 Закон Вульфа-Брэггов
- •1.5.4 Идентификация кристаллических веществ
- •1.5.5 Атомные факторы рассеивания рентгеновского излучения
- •1.5.6 Структурная амплитуда и структурный фактор рассеивания
- •1.5.7 Индицирование рентгенограмм и определение параметров решёток
- •2 Несовершенства в кристаллах
- •2.1 Термодинамика образования точечных дефектов
- •2.2 Взаимодействие точечных дефектов
- •2.3 Дислокации
- •2.4 Свойства дислокаций
- •2.5 Наблюдение дислокаций
- •3 Механические свойства твердых тел
- •3.1 Упругая деформация. Закон гука
- •3.2 Пластическое течение кристаллов
- •3.3 Теоретическая прочность хрупких тел
- •3.4 Реальная прочность хрупких тел
- •3.5 Пути упрочнения хрупких материалов
- •3.6. Теоретическая плотность пластичных тел
- •3.7 Ползучесть керамики
- •3.8 Твёрдость керамики
- •3.9 Временная прочность твердых тел
- •4 Электронное состояние в твердых телах
- •4.1 Понятие об энергетической зоне
- •4.2 Энергия ферми
- •4.3 Плотность электронных состояний
- •4.4 Фотопроводимость
- •4.5 Оптические свойства (с точки зрения зонной теории)
- •5 Свойства диэлектриков
- •5.1 Поляризация
- •5.2 Высокочастотные изолирующие свойства
- •5.3 Сегнтоэлектрики
- •5.4 Понятие о пьезо- и пироэлектриках
- •6 Тепловые свойства твердых тел
- •6.1 Классическая теория теплоемкости. Закон дюлонга-пти
- •6.2 Теория теплоемкости эйнштейна
- •6.3 Теория теплоемкости дебая
- •6.4 Способы определения теплоемкости
- •2. Экспериментальное определение теплоемкости
- •6.5 Тепловодность, температуропроводность
- •6.6 Влияние пор на теплопроводность
- •6.7 Теплоемкость дисперсных сред
- •6.8 Тепловое расширение
- •7 Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом
- •7.1 Законы поглощения
- •7.2 Люминесценция
- •7.3 Фотохимические превращения
- •7.4 Сенсибилизированные реакции
- •8 Магнитные свойства твердых тел
- •8.1 Магнитное поле в магнетиках
- •8.2 Природа диамагнетизма
- •8.3 Природа парамагнетизма
- •8.4 Парамагнитные тела
- •8.5 Ферромагнетизм
- •8.6 Доменная структура фeрромагнетиков
- •8.7 Кривая намагничевания ферромагнетиков
- •8.8 Ферриты
- •9 Кристаллизация
- •9.1 Образование зародышей
- •9.2 Самопроизвольный рост зародышей
- •Кинетика кристаллизации
4.4 Фотопроводимость
У ряда веществ после освещения их светом произойдет перенос электронов из заполненной зоны в свободную зону, т.е. вещество превратиться в электронный проводник – это фотопроводимость.
4.5 Оптические свойства (с точки зрения зонной теории)
Поглощение света кристаллами обусловлено:
взаимодействием света с фононами – ИК-область;
поглощение света примесями и дефектами;
основное поглощение обусловлено захватом квантов света электронов с последующим их перемещением через запрещенную зону, т.е. при некотором 𝛌 – вещество полностью поглощает свет.
После поглощения кванта света электроны перейдут в свободную зону и передвигаясь по ней начнут взаимодействовать с атомами кристаллической решетки, отдавая им избыточную энергию. Следовательно, энергия света перейдет в энергию колебания атомов решетки или в тепло. Если энергия света меньше, чем ширина запрещенной зоны, то свет беспрепятственно проходить через вещество и вещество будет прозрачным.
Вывод: чем меньше ширина запрещенной зоны, тем больше вероятность, что вещество будет непрозрачным (проводники – непрозрачные, а диэлектрики − прозрачные).
5 Свойства диэлектриков
5.1 Поляризация
У проводников под действием электрического поля начинается перемещение электронов, т.е. возникает электрический ток.
В совершенно идеальных диэлектриках не смотря на прикладывания электрического поля электроны и ионы лишь не значительно смещаются от положения теплового равновесия, ток не протекает, однако сдвигаются центры тяжестей «+» и «-» зарядов. Возникают диполи.
Явление, при котором возникает дипольный момент, называют поляризацией. Диполь – это система из двух жестко связанных одинаковых по величине, но противоположных по знаку зарядов удаленных на вектор электрона.
Диполярный момент представляет собой произведение заряда на электрон.
[Кл].
Поляризация (вектор поляризации) – это суммарный дипольный момент отнесенный к единице объема диэлектрика.
где
V – объем.
В проводниках и полупроводниках поляризация не возникает, вследствие протекания электрического тока.
Поляризация диэлектриков определяется по формуле:
где диэлектрическая проницаемость вакуума, 8,85 · 10-12 Ф/м;
Е – напряженность электрического поля, Вт/м;
𝓔 – относительная диэлектрическая проницаемость.
Для обычных диэлектриков: 𝓔 = 1÷40.
Известны 4 вида поляризации:
Электронная поляризация – возникает вследствие не симметричного распределения вероятности электронов внутри атома по отношению к атомному ядру.
Ионная поляризация – возникает из-за смещения центров тяжести отрицательных и положительных ионов.
Ориентационная поляризация – обусловлена ориентацией молекул, обладающих постоянным дипольным моментом вдоль линии поля.
Межслойная поляризация – возникает благодаря накоплению зарядов на границах зерен в веществах с неоднородной структурой.
Поляризация диэлектриков складывается из отдельных видов поляризации. Различие в проявлении каждого вида поляризации становится заметным, при приложении переменного электрического поля. При повышении его частоты отслеживать изменение направления поля сначала исчезает межслойная и ориентационная поляризация, затем ионная и электронная. При этом возникает фазовый сдвиг между электрическим полем и поляризацией.
Р Р
Е РЕ Е
Энергия поля используется не полностью (для поляризации), а часть ее рассеивается в виде теплоты. Эта теплота называется диэлектрическими потерями и характеризуется тангенсом диэлектрических потерь.
где R – сопротивление постоянного тока;
ω − 2πf,
с – ёмкость.
Потеря мощности за счет диэлектрических потерь:
где f – частота изменения поля;
u – напряжение.