Министерство общего и профессионального образования РФ

Уральский государственный технический университет

Изучение фазового перехода второго рода

Методические указания к лабораторной работе по курсу "Физика твердого тела" для студентов дневной формы обучения специальности 190200 - Приборы и методы контроля качества и диагностики

Екатеринбург 1998

Лабораторная работа №5 изучение фазового перехода второго рода

1. Цель работы.

1.1. Ознакомление с методами изучения фазового перехода на примере сегнетоэлектрика ТГС.

1.2. Экспериментальное определение температурной зависимости параметра упорядочения при фазовом переходе второго рода и вычисление коэффициента в разложении Ландау.

2. Исследуемые приборы.

При выполнении работы используются: блок задания переполяризующего напряжения, осциллограф, самописец, программируемый калькулятор МК-46, а также кассета с исследуемым образцом.

3. Программа работы.

3.1. Снять температурную зависимость изменения формы петли диэлектрического гистерезиса в процессе фазового перехода.

3.2. Измерить температурную зависимость спонтанной поляризации кристалла ТГС.

3.3. Определить температуру Кюри Т_с.

3.4. Получить зависимость вида P_s² = f(Т_с-Т).

3.5. Рассчитать коэффициент  в разложении Ландау.

3.6. Результаты оформить в виде графиков. Коэффициент  представить в виде  =  ± D.

4. Методические указания по выполнению работы.

4.1. Измерение петли диэлектрического гистерезиса.

4.1.1. Проверить подключение элементов схемы.

4.1.2. Включить осциллограф и блок переполяризующего напряжения. Время прогрева 5 минут.

4.1.3. Изменяя величину переполяризующего напряжения добиться насыщенной петли гистерезиса. Ручками усиления по каналам X и Y осциллографа обеспечить максимальный размах петли на экране осциллографа. Зарисовать петлю гистерезиса с помощью кальки.

4.2. Измерение температурной зависимости параметра упорядочения - спонтанной поляризации.

4.2.1. Включить двухкоординатный самописец. Время прогрева 5 Мин..

4.2.2. Установить "ноль" на шкалах "X" и "Y" соответственно.

4.2.3. Убедиться, что изменение петли на экране осциллографа сопровождается соответствующим смещением каретки самописца по оси "Y".

4.2.4. Включить блок питания, обеспечивающий нагрев кристалла.

4.2.5. При температуре 35⁰ С (отсчетом температуры ведется по шкале "X" двухкоординатного самописца) зарисовать петлю гистерезиса с помощью кальки с экрана осциллографа.

4.2.6. При превращении петли гистерезиса в линейную зависимость, которая фиксируется на экране осциллографа, и одновременном обращении в нуль спонтанной поляризации (каретка самописца смещается на нулевую отметку по шкале "Y") выключить блок нагрева.

4.2.7. Зарисовать зависимость P(E) с помощью кальки с экрана осциллографа для температуры фазового перехода.

4.2.8. Из полученного на самописце P_s(T) определить температуру фазового перехода - температуру Кюри.

4.3. Расчет коэффициента  в разложении Ландау.

4.3.1. Построить график зависимости P_s²(T_c-T), используя экспериментальную зависимость P_s(T) в линейной зависимости построенной функции.

4.3.2. Используя известные значения величины P_s спонтанной поляризации кристаллов ТГС и константы Кюри С (см. п. 7.7) определить из формулы (7) значение коэффициентов  в разложении Ландау.

4.3.3. Измерения по п.п.4.2.5 - 4.3.2 повторить трижды.

4.3.4. Определить погрешность измерения: , где a - тангенс угла наклона зависимости P_s²(T_c-T).

4.3.5. Результат представить в виде  =  ± D.