Пироэлектрический эффект в кристалле турмалина
Изменение спонтанной поляризации с колебанием температуры приводит к специфическому для анизотропных кристаллов явлению — пироэлектрическому эффекту — возникновению разноименных зарядов на противоположных концах кристалла.
История открытия
Это явление, открытое случайно на кристаллах турмалина, попавшего в горячую золу и притянувшего частицы золы лишь одним своим концом, было наглядно и весьма эффективно подтверждено опытом Кундта в 1883 г., который опылял нагретый кристалл турмалина (с симметрией Зm) смесью порошка серы и сурика (РЬ3О4), пропущенной через шелковое сито. По-разному наэлектризованные при трении о шелк частицы этих минералов притягиваются
к различным концам кристалла турмалина (отвечающим концам оси 3-го порядка), подтверждая этим появление противоположных зарядов на концах нагретого кристалла.
Механизм явления
Знание знаков заряда порошков — «-» у серы и «+» у сурика позволило установить характер электризации турмалина. При охлаждении такого кристалла знаки зарядов меняются на противоположные. И поскольку скалярное воздействие на кристалл
(нагрев, охлаждение) само по себе не обусловливает проявление векторного свойства, то симметрия полярного свойства должна быть заложена в самом кристалле. Поэтому пироэлектрический эффект, как векторное свойство, может возникнуть лишь в диэлектрических кристаллах с единственным полярным направлением — направлением (вектором), противоположные концы которого не могут быть совмещены ни одной операцией данной группы симметрии. Таким образом, пироэлектрический эффект может возникнуть в кристаллах, относящихся к одному из десяти полярных (гемиморфных) классов симметрии: 1,2,3,4,6, m, mm2, Зm, 4mm, 6mm.
Примеры веществ
Кроме турмалина пироэлектрическим эффектом обладают кристаллы обыкновенного сахара, винной кислоты, кристаллизующиеся в классе 2 моноклинной сингонии.
Пироэлектрические кристаллы широко используются для изготовления чувствительных приемников инфракрасного излучения, датчиков ударных волн, измерителей напряжения и изменений температуры с высокой точностью и др.
Литература:
Ю.К.Егоров-Тисменко "Кристаллография и кристаллохимия", КДУ, 2005, 590с.
Статья
Обсуждение