обладающий пьезоэффектом, а-кварц, имеющий симметрию 32, может иметь левую и правую модификации, что проявляется и во внешней форме кристалла (рис. 16.3,
) и в его физических свойствах. Различие физических свойств левого и правого кристаллов кварца определяется изменением знака кристаллофизических осей у или х.
Внешняя форма кристаллов кварца образована гранями пяти простых форм:
- грани гексагональной призмы,
- грани большого ромбоэдра,
- грани малого ромбоэдра,
- грани тригональной бипирамиды и х-грани тригонального трапецоэдра. По положению
-граней можно определить, левым или правым является данный
Рис. 16.3. Форма кристаллов а-кварца: а - правый; б - левый
Рис. 16.4. Структура кристаллов а-кварца
- ионы кислорода;
в О - ионы кремния, находящиеся на различных уровнях по оси
- кристаллографические оси;
-оси ортогональной кристаллофизической системы координат
кристалл кварца. В природных и искусственных кристаллах кварца редко встречаются все грани. Обычно не сохраняются
и х-грани, расположенные около граней большого ромбоэдра. Структура кристаллов а-кварца показана на рис. 16.4.
Кристаллофизические оси в а-кварце располагают так, что ось
направлена вдоль оси симметрии 3, ось х (электрическая ось) совпадает с осью симметрии 2 и направлена в ребро между гранями призмы, а ось у (механическая ось) направлена перпендикулярно грани призмы [5]. По оси х кристаллы кварца обладают наибольшим пьезоэффектом. Электрические напряжения, приложенные по оси х, вызывают механические деформации по оси у. Положительным считается то направление оси х, в котором при растяжении образуется положительный заряд.
Физические свойства кристаллического кварца представлены в табл. 16.5 и ниже.
(см. скан)
Упругооптические коэффициенты кристаллов кварца для
мкм при
приведены ниже:
Акустооптическое качество кристаллов кварца характеризуется следующими данными:
Более подробные данные о свойствах кристаллов кварца можно найти в справочнике «Акустические кристаллы» [2]. а-кварц является оптически одноосным и обладает свойством вращения плоскости поляризации. Различие в направлении вращения плоскости поляризации - одно из основных отличий левого и правого кристаллов а-кварца. Различие ориентации кристаллофизических осей в правом и левом кристаллах кварца приводит к изменению знака некоторых компонент тензоров
Вследствие этого в левом и правом кристаллах различаются знаки компонент тензора фотоупругих постоянных
и компонент тензора упругой жесткости
. В результате изменения знаков отмеченных компонент меняется эффективная фотоупругая постоянная для анизотропной (в том числе коллинеарной) дифракции света на сдвиговых волнах, распространяющихся в плоскости
Поэтому акустооптические звукопроводы из кварца правой и левой ориентаций должны вырезаться из монокристалла так, чтобы иметь зеркально симметричное в плоскости
расположение граней относительно кристаллофизических осей [6].
Таблица 16.5. Скорость звуковых волн в кристаллах кварца