電介質(zhì)物理-徐卓、李盛濤-第八講偶極子轉(zhuǎn)向極化概要

靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)偶極子轉(zhuǎn)向極化離子晶體介質(zhì)介電常數(shù)值與光頻折射率相差較大：離子晶體介質(zhì)可見(jiàn)，在這類離子晶體介質(zhì)中，除存在電子位移極化機(jī)制外，還存在別種極化機(jī)制，正負(fù)離子在電場(chǎng)作用下，正離子將偏離平衡位置沿順電方向位移，負(fù)離子沿反電場(chǎng)方向位移這樣就發(fā)生極化，這種正負(fù)離子發(fā)生相對(duì)位移而形成的極化，稱離子位移極化。感應(yīng)電偶極矩為離子位移極化率離子晶體介質(zhì)把離子看成是荷電剛球同時(shí)帶有點(diǎn)彈性，彈性復(fù)原系數(shù)k平衡時(shí)有由于復(fù)原力是一種彈性力，可用諧振方程求復(fù)原力常數(shù)k離子晶體介質(zhì)m為折合質(zhì)量

m1，m2為離子質(zhì)量

固有頻率

令離子振動(dòng)光學(xué)支頻率為f0光速吸取波長(zhǎng)M1,M2正、負(fù)離子的摩爾質(zhì)量

N0為阿佛加德羅常數(shù)

上式復(fù)原力常數(shù)兩個(gè)異性離子之間存在庫(kù)侖引力勢(shì)能電子之間的排斥能b和n為晶格參數(shù)

復(fù)原力常數(shù)長(zhǎng)程作用的庫(kù)侖引力勢(shì)能

近鄰作用的斥力能

時(shí)min復(fù)原力常數(shù)在電場(chǎng)作用下，正負(fù)離子發(fā)生相對(duì)位移x后勢(shì)能在a處作泰勒級(jí)數(shù)綻開(kāi)：略去高次項(xiàng)，只取到二次項(xiàng)復(fù)原力常數(shù)離子位移極化率：三維分布的離子晶體對(duì)于三維分布的離子晶體而言，則必需考慮被考慮離子四周全部其它正負(fù)離子對(duì)它的作用，例如NaCl晶體選負(fù)離子Cl-作為坐標(biāo)原點(diǎn)，在Cl-最近鄰有六個(gè)Na+離子，距離r，庫(kù)侖引力勢(shì)次近鄰有12個(gè)Cl-離子，距離庫(kù)侖斥力勢(shì)三維分布的離子晶體再遠(yuǎn)則是相距的8個(gè)Na+離子，庫(kù)侖引力勢(shì)能

某一離子與四周離子的庫(kù)侖引力勢(shì)能為：三維分布的離子晶體稱馬德隆常數(shù)，其大小視晶體結(jié)構(gòu)而異，對(duì)NaCl晶體

正負(fù)離子之間的排斥能：總的勢(shì)能為：三維分布的離子晶體離子極化率

三維分布的離子晶體對(duì)于具有立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的NaCl離子晶體，除了具有電子位移極化以外，還有離子位移極化，前以證明，具有立方對(duì)稱點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的離子晶體的有效電場(chǎng)，可以認(rèn)為是洛侖茲場(chǎng)，于是ClausiesMossotti方程但這公式與試驗(yàn)結(jié)果相偏差，緣由在于Lorentz有效場(chǎng)過(guò)于籠統(tǒng)和粗造，離子位移極化，只發(fā)生在離子鍵構(gòu)成的晶體或陶瓷電介質(zhì)中的晶相中，不會(huì)發(fā)生氣體或液體之中，因?yàn)闅庖翰痪哂腥S分布的離子晶體離子晶體的介電常數(shù)與溫度有關(guān)，隨著溫度上升，離子間距離增大，它們之間相互作用減弱，即復(fù)原力常數(shù)k變小，離子位移極化率隨溫度上升而增大，對(duì)C—M方程兩邊對(duì)溫度求導(dǎo)數(shù)三維分布的離子晶體定義溫度系數(shù)

第一項(xiàng)：隨溫度上升，電介質(zhì)的密度減小，該項(xiàng)為負(fù)，使電子位移極化和離子位移極化所貢獻(xiàn)的