Акустические волны в твёрдых телах

Одно из направлений физики, акустоэлектроника, основана на пьезоэлектрическом эффекте. Суть этого явления состоит во взаимосвязи процессов деформирования кристаллов и возникновения на их поверхностях электрической разности потенциалов. Кристаллы, которым присущи такие свойства, называются пьезокристаллами (пьезоэлектриками). Это естественные кристаллы кварца, сегнетовой соли и др., а также искусственные –– соединения титана, лития, бария, свинца и др. В основном то, что сегодня называется пьезокерамикой, изготавливают именно из искусственных пьезоматериалов (ниобат лития), поскольку они обладают сильным пьезоэффектом. Важно отметить обратимость пьезоэффекта: при деформировании пьезокристалла на его поверхностях возникает разность потенциалов (напряжение), и, наоборот, при приложении к противоположным граням электрического напряжения (т.е. при помещении кристалла в электрическое поле) происходит изменение линейных размеров кристалла, деформация. Пьезоэффект был открыт в 1880 г. французскими учеными, братьями Пьером и Полем Кюри, на кварце [3].

1.1. Акустические волны в твёрдых телах

Акустическая волна в твердом теле представляет собой некоторое возмущение, связанное с деформациями материала. Такие деформации имеют место тогда, когда при движении отдельных атомов расстояния между ними изменяются. При этом возникают внутренние упругие силы, которые стремятся вернуть материал в исходное состояние. Если деформация зависит от времени, то движение каждого отдельного атома определяется этими возвращающими силами, а также силами инерции. В результате движение атомов приобретает вид распространяющейся волны; атомы колеблются вблизи положения равновесия. В большинстве материалов возвращающие силы пропорциональны степени деформации, если она оказывается малой. Это справедливо в большинстве практических случаев. Материал в этом случае считается упругим, а волны часто называются упругими, хотя в

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector