25. Оптические свойства диэлектриков.

25-1

, где - диэлектрическая проницаемость с учетом динамической поляризации.

1 - полоса непрозрачности.

1 - ,2 - ,a – поперечный фонон, b – продольный фонон.

3 – связанные фонон-фононные колебания. При квантовом описании им соответствуют свои новые частицы – поляритоны.

В объемных кристаллах колебания кристалла – это фононы. Для образования поляритона частота э/м поля находиться в области собственных резонансов кристалла (частота резонанса должна быть достаточно мала).

Существуют другие типы резонансов с образованием аксетонов (связанное состояние электрон-дырка).

26-126.Сегнетоэлектрики и пироэлектрики. Основные типы сегнетоэлектриков. Микроскопические механизмы сегнетоэлектрического перехода.

Сегнетоэлектрик – вещество, в котором при некоторой (Крит.) возникает спонтанная поляризация. (при внешнем поле)

; ; При Е=0; система не устойчива.

Типы сегнетоэлектриков :

1) Упорядочения – кристаллы с водородными связями; Водород легко отдаёт свой электрон, что приводит к возникновению поляризации. Малый радиус легко меняется направление дипольного момента:

P=0; P0;

Замена водорода на дейтерий повышает в 2 раза, увеличивается радиус.

2) Смещения – ионный кристалл. Ионы взаимодействуют друг с другом. Возникает флуктуация внутренне полеполяризация (обратная связь, неустойчивость системы) ;;; =293⁰К;

Микроскопические механизмы сегнетоэлектрического перехода. 1)Поляризационная «катастрофа»

; Если поляризуемость возрастает ; Нарастание диэлектрической проницаемости.

Локальное электрическое поле, обусловленное поляризацией, возрастает быстрее, чем упругие тормозящие силы, действующие на ионы в кристалле. Что приводит к ассиметричным смещениям ионов из положения равновесия. Для все положительные ионы смещены вверх (Ва,Ti), все отрицательные смещены в низ (O)

2) Из соотношения Видемана-Франца ;=эквивалентно, что=0;

Ситуация, когда имеет место понижение некоторой собственно частоты, называется смягчением соответствующей моды колебаний. В данном случае при переходе в сегнетоэлектрическое состояние, происходит смягчение поперечной оптической моды колебаний в системе.

В ФТТ существуют различные исследования влияния взаимодействия на частоты. Такой механизм называется мягкой модой.

Пироэлектрики

Пироэлектрики – вещества, у которых существует поляризация при любой температуре, вплоть до температуры плавления. Иначе это сегнетоэлектрик, у которого Т_с находится выше Т_плавл . Наличие поляризации означает отсутсвие инвариантности системы относительно инверсии координат. Т.е. пироэлектриком могут быть только не центросимметричные вещества, группа симметрии которых не содержит центра инверсии и допускает существование полярной оси.

27-127 Макроскопическое описание сегнетоэлектрического перехода. Теория Ландау и понятие параметра порядка. Закон Кюри-Вейсса для диэлектрической проницаемости. Домены.

Описание строиться на основе общей теории Ландау фазовых переходов.

Фазовые переходы:

I рода: свойства системы меняются скачком.

II рода: свойства системы меняются непрерывно. Для описания переходов II рода Ландау предложил подход, основанный на разложении энергии вблизи Т перехода в ряд по степеням параметра порядка. Параметр порядка – физическая величина, которая характеризует изменения свойств системы при фазовом переходе. Как правило фазовый переход сопровождается изменением симметрии системы. Поэтому, часто параметром порядка называют физическую величину, которая несёт информацию об изменении симметрии системы. Примеры параметра порядка: ;- переход в магнитное состояние;- магнитный момент;- антиферромагитный вектор;- функция, тоже параметр перехода.

Закон Кюри-Вейсса (обращение в)

Разложения Ландау: ;F- плотность свободной энергии. - член взаимодействия с полем.;;

- макроскопические хар-ки

1. E=0; Условиеmin свободной энергии: ;;-равновесное условие.; существует только для, оно и есть решение дляmin свободной энергии.

С изменением температуры возникает новое физическое свойство.

2. , найдём ;

- индуцир.внеш.полем; - спонтанная;

Условие min энергии ;

; ;

;