Основные виды поляризации диэлектриков
Вид поляризации в первую очередь зависит от того, какие частицы диэлектрика и на какие расстояния, смещаясь, вызывают поляризацию. Все частицы диэлектрика, вызывающие поляризацию, можно объединить в 2 группы: упруго (сильно) связанные и слабо связанные.
Упруго связанные частицы (заряды), их обычно называют связанные заряды, имеют одно положение равновесия, около которого они совершают тепловые колебания, и под действием приложенного поля они смещаются на небольшие расстояния: электроны смещаются в пределах атома (иона), атомы – в пределах молекулы, ионы – в пределах элементарной ячей ки и т.д.
Слабо связанные частицы (например,
ионы в неплотно упакованной кристаллической
решетке, в аморфном теле или на дефектах,
а также диполи) имеют несколько положений
равновесия, в которых они в отсутствии
электрического поля могут находиться
равновероятно.
В соответствии с изложенной картиной все виды поляризации подразделяют на:
упругие (деформационные) – поляризация под воздействием электрического поляпрактическимгновенная, вполне упругая,без рассеяния энергии, т.е. без выделения теплоты;
электронная;
ионная;
релаксационные – поляризация,совершаемая не мгновенно, а нарастающая или убывающая замедленно и
Электронная поляризация (ЭП)представляет
собой упругое смещение и деформацию
электронных оболочек атомов и ионов
относительно ядра и имеет место во всех
диэлектриках.
Время установления ничтожно мало (около
10-15 с). Диэлектрическая проницаемость
вещества с чисто электронной поляризацией
численно равна показателю преломления
светаn. Смещение и
деформация электронных орбит атомов и
ионов не зависит от температуры, однако
Ионная поляризация (ИП)наблюдается в кристаллических и аморфных телах ионного строения (в кварце, слюде, асбесте, стекле и т.п.) изаключается в смещенииупруго связанных ионов под действием приложенного поля на расстояния, меньшие постоянной решетки, т.е. в упругой деформации решетки. В этом виде поляризации принимают участия также слабо связанные и свободные ионы. Сповышением температурыонаусиливаетсяв результатеослабления упругих сил,действующих между ионами
Время установления около 10-13 с.Релаксационными видами поляризации являются: ионно-релаксационная, дипольно-релаксационная, миграционная, электронно-релаксационная, самопроизвольная (спонтанная) и резонансная. Они протекают замедленно, обуславливая тем самым диэлектрические потери.
Ионно-релаксационная поляризацияимеет место в диэлектриках ионного строения аморфных (неорганические стекла и кристаллических с неплотной упаковкой ионов (в электротехнической керамике, асбесте, мраморе и т.п.).Этот вид поляризации заключается в некотором упорядочении ,вносимом электрическим полем в хаотический тепловой переброс слабо связанных ионов. Слабо связанными ионами являются собственные ионы диэлектрика, находящиеся в узлах решетки вблизи вакансии. На рисунке схематически изображена ионно-релаксационная поляризация на примере CsCl, имеющего неплотно упакованную решетку ионами.
В отсутствии электрического поля слабо
связанные ионы, совершая тепловые
колебания, временами перескакивают из
одного равновесного положения в другое.
При этом число ионов, переместившихся
в одном направлении, будет равно числу
ионов, переместившихся в обратном
направлении.Если к диэлектрику приложить
электрическое поле, то переброс слабо
связанных ионов из узлов решетки (сетки)
в вакансии приобретет направленный
характер: положительные ионы начнут
перемещаться по полю, а отрицательные
– против поля. Ионы, перемещаясь на
расстояния, превышающие постоянную
решетки, не становятся свободными и,
следовательно, не обуславливают
электропроводность. Закрепляясь на
некотором расстоянии друг от друга, они
образуют в диэлектрике положительный
и отрицательный пространственные
заряды, которые и обуславливают
ионно-релаксационную поляризацию. После
снятия электрического поля ионы
постепенно возвращаются к центрам
равновесия.
Дипольно – релаксационная поляризация
(дипольная). Наблюдается только в
полярных диэлектриках, т.е. в таких
диэлектриках, молекулы которых имеют
постоянных дипольный момент.
Например, в полихлордфенил, канифоль,
ПВХ и др.
ДРП заключается в том, что
дипольные молекулы, находящиеся в
хаотическом тепловом движении, частично
ориентируются под действием поля, что
и является причиной поляризации.
Этот вид поляризации зависит от температуры и частоты приложенного напряжения. С повышением температуры в результате ослабления межмолекулярных связей увеличивается ориентация диполей в направлении электрического поля, поэтому дипольно-релаксационная поляризуемость возрастает (участок 1-2).
Однако с повышением температуры
возрастает и интенсивность хаотического
теплового движения диполей, и выше
некоторой температуры ТМдезориентирующее действие теплового
движения начинает преобладать над
ориентирующим действием электрического
поля. Поэтому при дальнейшем нагревании
(при Т>ТМ) дипольно-релаксационная
поляризуемостьуменьшается (участок 2-3). Таким образом,
при нагреваниивозрастает, проходит через температурный
максимум и далее снижается.
Сопротивление в цепи учитывает потери энергии, которые расходуются для поворота диполей в вязкой среде.
ДП свойственна:
Электронно-релаксационная поляризациявозникает вследствие возбуждения тепловой энергией избыточных (дефектных) электронов или дырок. Характерна для диэлектриков с высоким показателем преломления, большим внутренним полем и электронной электропроводностью. Следует отметить высокое значение диэлектрической проницаемости, которое может быть при электронно-релаксационной поляризации.
Миграционная поляризациянаблюдается
в твердых диэлектриках с макроскопически
неоднородной структурой (например, в
слоистых материалах), а также в
диэлектриках, содержащих проводящие и
полупроводящие включения (поры,
заполненные влагой). При внесении в
электрическое поле диэлектрика, имеющего
слоистое строение (гетинакс, текстолит),
в результате разной электропроводности
различных слоев, на границе их раздела
и в приэлектродных объемах, начнут
накапливаться заряды медленно движущихся
ионов, и возникнетмежслойная
поляризация,которая и обуславливает
миграционную поляризацию.
Миграционная поляризация протекает очень медленно (до десятков минут), поэтому она проявляется только при постоянном напряжении и на низких частотах (до 0,5 кГц). С увеличением частоты напряжения миграционнаяполяризуемость линейно снижается и при не проявляется. С увеличением температурывозрастает, так как увеличивается процесс накопления зарядов. Этот вид поляризации вызывает у материала заметное увеличение диэлектрической проницаемостии особенно диэлектрических потерь.
Спонтанная поляризациясуществует
у сегнетоэлектриков. В таких веществах
имеются отдельные области (домены),
обладающие электрическим моментом в
отсутствии внешнего поля. Однако при
этом ориентация электрических моментов
в разных доменах различна. Наложение
внешнего поля способствует преимущественно
ориентации электрических моментов
доменов в направлении поля, что дает
эффект очень сильной поляризации. В
отличие от других видов поляризации
при некотором значении напряженности
внешнего поля наступает насыщение, и
дальнейшее усиление поля уже не вызывает
возрастания интенсивности поляризации.
В температурной зависимости наблюдается один или несколько максимумов. В переменных электрических полях материалы с самопроизвольной поляризацией характеризуются значительным рассеянием энергии, т.е. выделением теплоты.
3 типа поляризации: подробные факты
В этой статье будут изучены природа, факты, примеры и примеры различных типов поляризации.
Поляризация — важное физическое явление, изучаемое в рамках оптической ветви, и возникает она вследствие изменений, наблюдаемых в волновой природе электромагнитных волн. Основные наблюдаемые типы поляризации: линейная, круговая и эллиптическая, в зависимости от характера волн продольная/поперечная.
Чтобы подробно узнать о каждом типе поляризации, давайте двигаться дальше в статье.
Что такое поляризация света?Мы уже знаем, как относиться к свету, исходя из его свойства двойной природы частицы и волны. Поляризация — это явление, наблюдаемое в волновой природе света.
Определение поляризации можно дать следующим образом:
Векторы поля волновой природы света, т. е. электрического и магнитного, имеют свойство двигаться во всех направлениях. В какой-то момент из-за природы света произойдет ограничение как электрических, так и магнитных векторов определенной плоскостью; это физическое явление считается поляризацией света.
Изучение типов поляризации является основной целью статьи.
Типы поляризации: природа, понятие и классификацияСущественное свойство света, заключающееся в его волновой природе, состоит далее еще из двух классификаций, т. е. волны бывают поперечными и продольными природа. На основе этих типов явление поляризации сгруппировано в три типа, которые упоминаются ниже;
- Линейная поляризация света
- Круговая поляризация света
- Эллиптическая поляризация света
изучим типы поляризации,
Линейная поляризация светаТермин «линейный» означает, что линейный тип поляризации относится к тому, как электрически и магнитные векторы двигаться в линейном направлении, вызывая поляризацию.
Будет определенная ось волны, которая действует как точка, чтобы узнать природу этих векторов. В линейно поляризованном типе света электрическая составляющая волнового вектора движется в прямом направлении к оси волны. Напротив, магнитная составляющая обычно движется к оси и электрической составляющей.
В общем случае для линейной поляризации рассматривается направление электрической составляющей, и даже поляризация может происходить в каком-то другом направлении, нормальном к оси волны.
Тип линейной поляризации можно снова разделить на два других аспекта:
- Горизонтально-линейная поляризация
- Вертикально-линейная поляризация
Первый тип линейной поляризации — это горизонтальная поляризация, направление поляризации будет прямым, а поляризованные волны движутся в направлении, параллельном поверхности; обычно он колеблется в горизонтальной плоскости.
Второй тип линейной поляризации — вертикальная поляризация; в этом типе вертикально поляризованные волны движутся в перпендикулярной поверхности, а электрические векторы колеблются в вертикальной плоскости. Вертикально поляризованные волны распространяются перпендикулярно поверхности земли.
Перейдем к нашему следующему типу поляризации, т. е. круговой поляризации.
Круговая поляризация светаПри круговой поляризации электрическое и магнитное поля будут иметь постоянную величину во всех точках движения точки направление меняется при вращении в плоскости, перпендикулярной оси волны, и даже имеет постоянную величину при вращении на плоскости.
Изображение Фото: Бесплатные изображения PixabayНиже представлены два типа круговой поляризации.
- Правосторонняя круговая поляризация
- Левая круговая поляризация
Это тип света с круговой поляризацией.
Направление вращения поляризованных волн/электромагнитного вектора будет правильным, или мы можем сказать, что оно имеет направление по часовой стрелке относительно направления распространения оси волны.
Это тип света с круговой поляризацией. Направление вращения поляризованных волн/электромагнитного вектора будет слева, или мы можем сказать, что оно имеет направление против часовой стрелки относительно направления распространения оси волны.
Эллиптическая поляризация светаТретьим основным типом поляризации является эллиптическая поляризация. Здесь электрические в определенной точке движутся так, что изображают форму эллипса в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Это общая форма поляризации, из которой выяснены линейная и круговая поляризация.
Все дело было в типах поляризации и их концепциях.
Как измерить поляризацию света?Поляризация света, как правило, может быть измерена с помощью соответствующего формула, одним из типов измерения поляризации является использование угла Брюстера, приведенного ниже,
Угол поляризации, который имеет смысл угла электромагнитного направления из закона Брюстера, измеряется как
тангенс θ = (n2 / н1)i
- n1 будет исходной средой
- n2 будет вторым средством
- Я имею в виду значение Io тележка2θ
Знать другие методы измерения типов поляризации.
Основные методы типов поляризации широко используются во всем мире, от физики и химии до промышленности. Четыре основных метода поляризации типов поляризации света приведены ниже:
- Поляризация от рассеяния
- Поляризация от отражения
- Поляризация от преломления
- Поляризация от передачи
При поляризации методом рассеяния электрические и магнитные волны излучаются и рассеиваются всякий раз, когда луч света проходит через какой-либо материал. В этот момент свет непрерывно поглощается и переизлучается, что приводит к частичной поляризации света. Он используется для нанесения бликов в очках.
Поляризация от отраженияПри методе поляризации отражением, когда неполяризованный свет падает в точке под углом на неметалл, он отражает некоторое количество поляризованного света.
Факторами, влияющими на величину поляризации при отражении, являются угол падения и поверхность.
В поляризации по метод преломления, явление преломления происходит когда луч света проходит между двумя средами; при изменении среды своего движения меняется и его направление, и пучок лучей приобретает некоторую поляризацию, т. е. виден перпендикулярно поверхности.
Поляризация от передачиВ этом методе поляризации по преломлению используется специальный фильтр света, известный как поляроидные фильтры. Эти полароидные фильтры обладают уникальной способностью блокировать либо одну плоскость электрических, либо магнитных волн.
Пришло время сосредоточиться на различной важности и применении поляризации света.
Почему важна поляризация света?Основные применения поляризации света, которые используются в производстве различных приборов, перечислены ниже.
Он в основном используется для изготовления поляризованных очков и линз для уменьшения бликов.
С помощью поляризации рассеянием в атмосфере видны различные цвета.
Метод поляризации используется в фотоиндустрии или при создании фильмов для получения лучших фотографий.
изучать камни и минералы во многих геологических учреждениях.
Поляризация эффективно используется при обнаружении источника излучения и рассеяния.
Поляризация используется для освещения феномена раннего и современного мира.
В производстве солнцезащитных очков, которые минимизируют эффект преломления за счет поляризации, используются в различных видах деятельности, таких как спорт, плавание, гонки и т. д.
Поляризация используется в медицинских инструментах.
Изображение Фото: Бесплатные изображения PixabayВсе дело было в концепции типов и приложений поляризации.
Чтобы узнать о связанных статьях,
Что такое плоское зеркальное отражение
Часто задаваемые вопросы о поляризации | Часто задаваемые вопросыПриведите примеры для каждого типа поляризации?Наиболее важные примеры трех основных типов поляризации перечислены ниже.
- Линейная поляризация: в основном используется в фильтрах камеры..
- Круговая поляризация: инструмент, используемый для обнаружения самолетов во время сильного шторма.
- Эллиптическая поляризация: Поляризованные эллиптические волны используются для измерения хиральности..
Другие типы поляризации, которые также играют жизненно важную роль в области физики и даже в химии, следующие:
- Диэлектрическая поляризация световых волн
- Ионная поляризация атомов
- Ориентационная поляризация в атомах
- Электронная поляризация и
- Поляризация пространственного заряда
Классификация поляризации
Классификация поляризации Свет в виде плоской волны в пространстве называется линейно поляризованным.
| Индекс Концепции поляризации | |||||||||||||||||||||||
|
Свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, но естественный свет, как правило, неполяризован, и все плоскости распространения равновероятны. Если свет состоит из двух плоских волн одинаковой амплитуды, отличающихся по фазе на 90°, то говорят, что свет поляризован по кругу. Если две плоские волны разной амплитуды связаны по фазе на 90°, или если относительная фаза отлична от 90°, то свет называется эллиптически поляризованным.
Если по часовой стрелке, то левополяризованный свет. Вектор электрического поля совершает один полный оборот, когда свет продвигается к вам на одну длину волны. Другими словами, если бы большой палец вашей правой руки указывал в направлении распространения света, электрический вектор вращался бы в направлении ваших пальцев.
на иллюстрации показано право-
эллиптически поляризованный
легкий.
Солнечный свет является примером электромагнитной волны, поскольку он проходит через вакуум, чтобы достичь Земли. Эти волны называются электромагнитными волнами, потому что они возникают при взаимодействии электрического поля с магнитным полем. Существует три 90 169 типов поляризации, , а именно круговая поляризация, линейная поляризация и эллиптическая поляризация.
Мы видим, что плоскополяризованный свет вибрирует только в одной плоскости. Этот процесс преобразования неполяризованного света в поляризованный называется поляризацией.
Этот механизм вносит вклад в относительную диэлектрическую проницаемость. Внутри этих материалов нет чистой поляризации в отсутствие электрического поля. Это связано с тем, что положительные ионы компенсируют дипольные моменты отрицательных ионов. При приложении внешнего поля ионы смещаются. Это приводит к индуцированной поляризации. Вы можете увидеть эффект внешнего электрического поля на рисунке ниже.
Когда приложено электрическое поле, молекула вращается и выравнивается с полем, создавая чистый средний дипольный момент на молекулу. Ниже показано влияние электрического поля на материал, демонстрирующий ориентационную поляризацию.
Это затем вызывает межфазную поляризацию.
Явление поляризации возникает в результате того, что свет действует как двумерная поперечная волна.
