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