Лабораторная работа №1

Если известна поляризуемость электронного смещения, то можно рассчитать и собственную частоту электрона. Если силы, удерживающие электрон в атоме таковы, что его колебания происходят по гармоническому закону, то согласно классической механике частота этих колебаний равна [2]

fo =		1		Ke	=	1		е2	(30)
	2π			me		2π		,
								me αe
где Ке		-	коэффициент упругой связи электрона;
me		-	масса покоя электрона, равная 9,1. 10-31 кГ;
е		-	заряд электрона, равный -1.6 10-19 Кл.

Опыт показывает, что для некоторых кристаллов кубической симметрии расчетные значения собственной частоты колебания частиц более или менее удовлетворительно совпадают с их значениями, определенными экспериментальным путем.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Цель работы

Изучить влияние температуры на процессы поляризации в ионных кристаллических диэлектриках.

2.2. Задачи работы

Исследовать характер изменения диэлектрической проницаемости различных ионных диэлектриков от температуры. Установить характерные зависимости между величиной поляризуемости молекул исследуемых диэлектриков и строением электронных оболочек атомов этих веществ. Рассчитать поляризуемость упругого смещения и собственную частоту колебания частиц.

2.3. Электрическая схема установки

Измерение емкости исследуемых образцов диэлектрика производится резонансным методом с индикацией резонанса по нулевым биениям. Для измерения используется прибор Е12-1А, представляющий собой измеритель емкости. Он состоит из двух

14

Лабораторная работа №1

высокочастотных генераторов, собранных по одинаковой схеме

(рис.3).

В колебательный контур одного генератора включен образцовый конденсатор переменной емкости С0. В контур второго генератора последовательно с контурной индуктивностью включается измеряемая емкость Сх.

Колебания высокой частоты обоих генераторов подаются на смеситель. Со смесителя колебания разностной частоты поступают на усилитель низкой частоты УНЧ и затем на индикатор настройки.

Рис.3.	Электрическая схема измерителя емкости
Со	- образцовый конденсатор;
Сх	- исследуемый конденсатор - образец;

Г1, Г2 - высокочастотные генераторы; УНЧ - усилитель низкой частоты

2.4.Порядок проведения работы

1.Подготовить образцы исследуемых материалов, измерить их толщину и площадь электродов.

2.Поместить образцы в электродную систему, расположенную

втермостате и установить термопару.

3.Включить прибор в сеть и дать ему прогреться в течение 10

мин.

4.Установить на нуль переключатель диапазонов «С1» и шкалы отcчетных конденсаторов «СII» и «СIII», а переключатель «МНОЖИТЕЛЬ К» поставить в положение – «С».

5.Отсоединить один из выводов измеряемого конденсатора от клеммы «Сх» и ручкой «Начальная установка» на панели прибора

15

Лабораторная работа №1

настроить генераторы на нулевые биения по оптическому индикатору.

6.Вновь присоединить измеряемую емкость к клемме «Сх» и произвести вторичную настройку прибора на нулевые биения с помощью рукояток «СII» - грубо и «СIII» - точно.

7.Снять показания значений емкостей по шкалам отсчетных

конденсаторов «СII» и «СIII».

Измеряемая емкость определяется по формуле

Cx = СII + СIII , [пФ].

8.Включить термостат и через каждые 5÷10 оС повторять измерения емкости Сх.

Примечание:

1)При измерении нельзя подносить руку или какой-нибудь предмет к соединительным проводам и клеммам прибора.

2)При вращении ручек отсчетных конденсаторов необходимо следить за тем, чтобы не повернуть ручку "Начальная установка", которой производилась начальная установка на нулевые биения.

2.5.Задание

1.При повышении температуры диэлектрика от комнатной до 80°С через каждые (5 - 10)°С произвести измерение емкости Сх.

2.По полученным результатам измерений рассчитать диэлектрическую проницаемость.

2.Рассчитать среднее значение температурного коэффициента диэлектрической проницаемости (уравнение 17).

3.Рассчитать величину поляризуемости электронного смещения и упругого смещения ионов (уравнения 16 и 21).

5.Рассчитать собственную частоту колебаний электронов и ионов кристаллической решетки (уравнения 27 и 30).

6.Результаты расчета согласно пунктам 2-5 занести в табл.I. Справочные данные приведены в табл.2.

7.Построить зависимость ε = f (Т) и объяснить её.

8.Проанализировать полученные значения и сравнить их с литературными данными.

Таблица 1

Исследуем

Т,

Сх ,

ε

Расчетные данные

ый

оС

пФ

ТК ε

α е ,

α i ,

f e ,

f 0 ,

материал

о

С)

-1

2

2

C-1

C-1

(

Ф м

Ф м

16