Полярные направления

Единичные направления имеют важное значение в кристаллофизике, так как физические свойства в единичных направлениях могут быть особыми, уникальными для данного кристалла. Еще большее значение имеют полярные направления, с которыми связаны свойства, имеющие широкое применение в современной технике. Полярными являются направления, противоположные концы которых не могут быть совмещены элементами симметрии кристалла. Отсюда сразу ясно, что в кристаллах, обладающих центром инверсии, полярных направлений (и связанных с ними особых физических свойств) быть не может. В кристаллах без центра инверсии не являются полярными инверсионные оси (в том числе перпендикуляры к плоскостям симметрии L_i2),а также все направления, перпендикулярные к поворотным осям симметрии четного порядка (и перпендикулярные к L_i4, включающей L₂). Все остальные направления в бесцентровых кристаллах полярны.

С полярными единичными направлениями связано такое важное физическое явление, как пироэлектричество (греч. пир – огонь) – спонтанная электрическая поляризация кристаллов вдоль этих направлений, величина которой меняется с изменением температуры. Особый класс пироэлектриков, наиболее ценный для технических приложений - сегнетоэлектрики, в которых направление спонтанной поляризации (т.е. полярное единичное направление) можно изменять приложением внешнего электрического поля.

С любыми полярными направлениями, не обязательно единичными, связано другое важное для техники явление – пьезоэлектрический эффект (греч. пьезо – давить), т.е. возникновение по этим направлениям электрической поляризации под действием механических напряжений (и обратный эффект – деформации кристалла под действием электрического поля).

По разным концам полярных направлений могут также различаться скорости роста кристалла и его огранка.

В таблице 2.3 представлены бесцентровые виды симметрии и указаны полярные и неполярные направления, а также наличие пиро- и пьезоэлектрических свойств. Обращаем внимание, что ацентрические кристаллы аксиального вида симметрии кубической сингонии 3L₄4L₃6L₂, несмотря на наличие полярных направлений, пьезоэлектрическим эффектом не обладают.