電介質譜

電介質譜

正文

當施加於電介質的電場是時間的函式時，電介質的介電常數是與頻率有關的。電介質譜就是研究介電常數的頻率回響。其頻帶很寬,分為超低頻、低頻、射頻、微波和紅外譜等。電介質譜還與物質的微觀結構有關，隨著微觀結構的差異而有不同的特徵形式。如在位移型或某些有序－無序型軟模體系中，頻譜回響具有共振的特徵，但在另一些有序－無序體系(如TGS、NaNO2鐵電體)中具有弛豫特徵。共振型軟模（鐵電）體系的特徵是色散頻率處於遠紅外區，因而不能用通常的電介質測量進行研究；具有弛豫型（鐵電）體系的特徵色散頻率處於微波或射頻區域，這時電介質測量就成為研究序參量動力學的最好方法。在弛豫體系中的電介質色散或吸收譜，與在共振型軟模體系中的喇曼譜及非彈性中子散射譜起到類似的作用。由電介質譜可得到弛豫時間及其與溫度和壓力的關係，通過它們在了解相變機制上，能得到很重要的信息。
在隨時間變化的電場作用下的介電常數ε為複數，ε(ω)＝ε′-jε″，式中ε′和ε″分別為

(1)

上面兩式稱為克喇末－克朗尼格色散關係。式中ε→∞為頻率遠高於共振頻率或紅外頻率時的介電常數，ωo為特徵振動頻率。式中的ε″(ω)＝ε′(ω)tgδ代表介質的能量損失，tgδ稱為損耗角正切或介電損耗因子。
在隨時間變化的電場作用下，電介質的折射率也是複數, 。介電常數與折射率間有下列關係

(2)

k稱為吸收係數k＝n″/n′。在紅外及光譜的解譜工作中，經常使用(1)、(2)兩組公式。
上面所說的共振和弛豫體系的差別在於前者與位移極化有關，後者與取向極化有關。共振型體系的描述採用振子模型。弛豫型體系的描述最早提出的是德拜馳豫模型。後來發現德拜模型用於固體中（包括高分子聚合物）與實驗偏離很大，提出了德拜模型的修正和其他模型。為了修正德拜弛豫模型,提出了經驗的弛豫函式,但這些函式或方程的缺點是缺乏清楚的物理概念，只是數學上修正德拜弛豫公式使與實驗一致。在新模型中有缺陷擴散與漲落模型、多體弛豫模型等。其中以近年來發展起來的多體弛豫模型，在電介質譜的研究中取得了很大的進展。
參考書目
　R.Blinc and B.Zeks,Soft Mode in Ferroelectricsand Antiferroelectrics, North-Holland, Amsterdan,Oxford,1974.
　C.J. F. Botlcher and P.Bordewijk, Theory ofElectric Polarizαtion,2nd ed.,Elsevier,Amsterdam,Oxford, New York, 1978.

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