|
послесвечением.
Оно может продолжать-
ся от 10
-8
с до нескольких часов. Это запазды-
вающее излучение представляет собой
фосфорес-
ценцию,
которая наблюдается у многих флуорес-
цирующих минералов. Установление времени за-
тухания излучения позволяет предложить модель
этого явления, в которой возбужденные электро-
ны атомов, ионизированных облучением, возвра-
щаются в свое основное состояние. При этом они
последовательно рекомбинируют с ионизирован-
ными центрами, захватываюсь на промежуточных
энергетических уровнях, образованных примесны-
ми и электронно-дырочными центрами или други-
ми дефектами. Эти ловушки представляют собой
так называемые энергетические «ямы», которые
могут удерживать электрон до тех пор, пока зна-
чительный скачок в статистических флуктуациях
его тепловых колебаний не позволит ему вырвать-
ся. У люминофоров с большим временем затуха-
ния высвобождение накопленной световой энер-
гии часто можно ускорить, воздействуя на них
инфракрасным излучением. Поглощение энергии
этого излучения, по-видимому, способствует вы-
свобождению из ловушек захваченных электро-
нов, которые с испусканием света возвращаются
в свое невозбужденное, т.е. основное, состояние.
Люминофоры с большим временем затухания
используются для изготовления телевизионных и
компьютерных экранов.
6.4.2 Пьезоэлектричество
В 1880 г. братья Кюри показали, что если к не-
которым кристаллам приложить механическое на-
пряжение вдоль определенных направлений, то в
них возникает электрическое поле; при этом одна
из граней кристалла становится положительно за-
ряженной. Такое явление называется
прямым пье-
зоэлектрическим эффектом.
Величина поляризо-
ванного заряда, которая приходится на единицу
площади, определяется формулой
где
σ —
приложенное механическое напряжение,
d
— константа, называемая
пьезоэлектрическим
модулем.
Если растяжение сменяется сжатием,
знак заряда меняется на противоположный.
Наоборот, если электрическое поле приложить
к кристаллу, обладающему пьезоэлектрическим
свойством, то размеры последнего несколько из-
менятся. Такое явление называется обратным пье-
зоэлектрическим эффектом.
Пьезоэлектрические свойства кристаллов ши-
роко используются в технике, в частности при соз-
дании кварцевых резонаторов для контроля ча-
стоты в «кварцевых» часах, в излучателях уль-
тразвуковых волн и манометрах.
Пьезоэлектричество — векторное свойство, ме-
няющееся в зависимости от направления прилага-
емого усилия. Когда некоторые значения модуля
d
были замерены экспериментально по определен-
ным направлениям, стало возможным с помощью
векторного анализа рассчитать величину зарядов,
образованных какой-либо конкретной нагрузкой,
действующей в заданном направлении. (См. спи-
сок книг, предложенных для дальнейшего изуче-
ния в конце главы.)
Математический анализ показывает, что у ми-
нералов всех классов, имеющих центр симметрии,
пьезомодули равны нулю. Помимо этого в классе
432, хотя он не имеет центра симметрии, из-за вы-
сокой степени осевой симметрии все модули при-
нимают нулевые значения. Таким образом, пьезо-
электрический эффект будет проявляться в кри-
сталлах 20 классов симметрии с определенными
пространственными группами.
Кроме того, наличие у кристаллов пьезоэлек-
трического эффекта позволяет, наряду с резуль-
татами других наблюдений, определять их про-
странственную группу.
Качественная проверка
Для измерения заряда, возникающего в результа-
те приложения к кристаллу механического напря-
жения, используют его пластинки, не содержащие
двойников и примесей. Пластинки должны быть
тщательно выпилены и покрыты проводящим ме-
таллом. Необходимо очень аккуратно изолировать
участки, которые будут находиться под током.
Качественную оценку рассматриваемого эф-
фекта легко произвести с помощью специальной
установки, и такие определения позволяют из-
учать симметрию кристаллов. При этом исполь-
зуются либо зерна, либо пластинки минералов.
Образец помещается между двумя металлически-
ми пластинами, образуя своего рода конденсатор,
который в свою очередь соединен с переменным
конденсатором таким образом, что частота тока в
цепи может меняться. На выходе ток усиливает-
ся и подается на громкоговоритель. Воздействуя
переменным конденсатором, можно менять часто-
ту тока так, что она пройдет через резонансную
частоту пьезокристалла. Происходящие при этом
изменения тока будут приводить к возникнове-
нию серии резких или отрывистых звуков, кото-
рые слышны через громкоговоритель.
Возникновение пьезоэлектрического поля
Заряды у пьезокристаллов возникают в связи с
нарушением или дисбалансом электростатических
сил связи между атомами в структуре. Пока еще
не получено полное объяснение энергетических со-
отношений, но, как полагают, в случае низкотем-
пературного кварца давление вдоль его двойной
оси изменяет систему атомных связей в кристал-
лической решетке. Если предположить, что связь
в кристалле полностью ионная, то оценка элек-
трического эффекта, вызванного нарушением ди-
полей, дает порядок величины, соответствующий
наблюдаемым поверхностным зарядам.
6.4.3 Пироэлектричество
В Индии и Шри-Ланке уже много столетий извест-
но, что если турмалин нагревать над тлеющими
углями, то пепел поначалу притягивается к нему,
а затем снова опадает. Это явление, связанное с
поверхностными электрическими зарядами, назы-
вается
Do'stlaringiz bilan baham: |
