Физика твердого тела - 10 стр.

UptoLike

10
велик по сравнению с временем релаксации
τ
(частота внешнего электрического
поля
ω
мала по сравнению с 1/
τ
), поляризация успевает следовать за полем, и
поведение диэлектрика в переменном электрическом поле не будет существенно
отличаться от его поведения в постоянном поле (то есть ε
/
= ε, ε
//
= 0, как на
рисунке 3а).
При частотах
ω
» 1/
τ
диэлектрик не будет успевать поляризироваться, то
есть амплитуда поляризации P будет очень мала по сравнению с величиной
поляризации диэлектрика P
0
в постоянном поле. Это значит, что
ε
/
1, а
ε
//
0.
Таким образом,
ε
/
с ростом частоты изменяется от
ε
до 1. Наиболее резкое
изменение
ε
/
происходит как раз на частотах
ω
~ 1/
τ
. На этих же частотах
ε
//
проходит через максимум. Такой характер дисперсии
ε
(
ω
) называется
релаксационным. Если поляризация в процессе установления испытывает
колебания, как показано на рисунке 3б, то дисперсия ε (ω) будет иметь вид,
изображенный на рисунке 4б. В этом случае характер дисперсии называется
резонансным.
В реальном веществе дисперсия
ε
(
ω
) имеет более сложный характер, чем
на рисунке 4. На рисунке 2 изображена зависимость
ε
(
ω
), характерная для
широкого класса твёрдых диэлектриков. Из рисунка 2 видно, что можно выделить
несколько областей дисперсии в разных диапазонах частот. Наличие этих, обычно
чётко разграниченных, областей указывает на то, что поляризация диэлектрика
обусловлена различными механизмами.
Попробуем пояснить, каков же механизм перехода электрической энергии
в тепловую. Для начала рассмотрим ориентационную поляризацию. При
частотах
внешнего переменного электрического поля 10
11
- 10
15
Гц, компонента
поляризации, связанная с дипольной ориентацией, не успевает отслеживать
быстрые изменения знака электрического поля, при этом резко падает
действительная часть диэлектрической проницаемости, а так как диполи
интенсивно начинают дрожать на месте, то это и приводит к диссипации