Пьезооптический эффект (фотоупругость, эластооптический эффект) - возникновение оптич. анизотропии в первоначально
изотропных твёрдых телах (в т. ч. полимерах) под действием механич. напряжений.
Пьезооптический эффект открыт Т. И. Зеебеком (Т. J. Seebeck) в 1813 и Д. Брюстером (D. Brewster)
в 1816. Пьезооптический эффект - следствие зависимости диэлектрич. проницаемости от деформации;
проявляется в виде двойного лучепреломления и дихроизма ,возникающих
под действием механич. нагрузок. При одноосном растяжении или сжатии прозрачное
изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптич.
осью, параллельной оси растяжения или сжатия. При более сложных деформациях,
напр. при двустороннем растяжении, образец становится оптически двуосным.
Пьезооптический эффект обусловлен деформацией электронных оболочек
атомов и молекул н ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей,
а в полимерах - раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных
растяжений и сжатий выполняется соотношение Брюстера Dn = КР, где Dn - величина двойного лучепреломления (разность показателей
преломления для обыкновенной и необыкновенной волн), P - напряжение,
К - упругооптич. постоянная (постоянная Брюстера). Для стёкол К =
= 10-13 - 10-12 см2/дин (10-12
- 10-11 м2/Н).
Пьезооптический эффект используется при исследовании напряжений
в механич. моделях (см. Поляризационно-оптический метод исследования).
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд.,
М., 1976; Fрохт М. М., Фотоупругость, пер. с англ., т. 1-2, М.- Л., 1948-50;
Бир Г. Л., Пикус Г. Е., Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках,
М., 1972; Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, Р. Терстона, пер. с англ.,
т. 7, М., 1974, гл. 5. Э.
М. Эпштейн.
Пьезоэлектрические коэффициенты и полупроводниковые
характеристики некоторых полупроводников |
||||||||||
Кристалл |
Группа симметрии |
eg, эВ |
eji, Кл/м2 |
е14, Кл/м2 |
е15, Кл/м2 |
е31, Кл/м2 |
е33, Кл/м2 |
e/e0** |
KL*,% |
KS*,% |
Те |
32 |
0,38 |
0,5 |
0,72 |
0 |
0 |
0 |
e1=33; e3=53 |
35 |
53 |
GaAs |
43 m |
1,43 |
0 |
- 0,16 |
0 |
0 |
0 |
12 |
2 |
7 |
GaP |
- " - |
2,3 |
0 |
-0,1 |
0 |
0 |
0 |
8,5 |
- |
11 |
InSb |
- " - |
0,18 |
0 |
0,08 |
0 |
0 |
0 |
16 |
3 |
4 |
b-ZnS |
- " - |
3,8 |
0 |
0,14 |
0 |
9 |
0 |
8,3 |
- |
5, 4 |
a-ZnS |
6 mm |
3,6 |
0 |
0 |
0,07 |
- |
0,14 |
- |
6 |
4 |
ZnO |
- " - |
3,4 |
0 |
0 |
- 0,59 |
- 0,61 |
1,14 |
e1=8,3; e3=8,8 |
28 |
32 |
CdS |
- " - |
2,4 |
0 |
0 |
- 0,21 |
-0,24 |
0,44 |
e1=9,0; e3=9,5 |
15 |
19 |
6H- SiC |
- " - |
3,0 |
0 |
0 |
0,08 |
- |
0,2 |
e1=9,7; e3=10 |
2,8 |
2 |
Bi12GeO20 |
23 |
3,2 |
0 |
0,99 |
0 |
0 |
0 |
38 |
19 |
50 |
* KL, KS -
коаф. эл--механич. связи для продольных и поперечных упругих волн, распространяющихся
в кристалле; ** e0=8,85·10-12
Ф/м; две величины указывают на анизотропию. |