electroconstricción

Electroconstricción

Ileana Guízar Iturbide

Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica

Contenido

Definición Punto de vista macroscópico Punto de vista microscópico Capacitor inmerso en un líquido dieléctrico Modificación de las propiedades ópticas Aplicaciones Materiales Bibliografía

Definición

La electroconstricción es la tendencia de los materiales para llegar a ser más densos en la presencia de un campo eléctrico.

Punto de vista macroscópico

F

Placa dieléctrica cerca de un capacitor de placas paralelas

La energía potencial por unidad de volumen de un material:

8

2Eu

Consecuentemente la energía potencial total del sistema u dV aumenta.

Punto de vista microscópico

Fp

2'

0

''

0 21

21

EEEdEEdEpUEE

)(21 2EVUVF

En presencia del campo E

Ep

Una molécula cercana a un capacitor de placas paralelas

Capacitor inmerso en un líquido dieléctrico

Se incrementa la densidad en esta región . Su constante dieléctrica cambia de su valor original o

al valor o+ , donde:

Si sabemos que u = w

Y la densidad de energía del campo:

8

2Eu

El trabajo w

88

22 EEu

stst p

VV

pw

stp

Ewu

8

2

Donde al término:

88

22 EEp est

Despejando pst

e

Se le conoce como la constante electroconstrictiva

Podemos calcular el cambio en densidad como:

pp

Donde se iguala con la presión electroconstrictiva:

Donde:

stst pCpp

1

pC

1

Comparando:

En el caso donde E representa un campo óptico:

8

2ECpC est

8

2 EC e

Modificación de las propiedades ópticas

La susceptibilidad en la presencia de un campo óptico:

4

Sabemos que:

Y con el valor de

41

844

2

E

C e

Reduciendo:

22232

1EC e

Por simplicidad:

;c.cEe)t(E iwt

La amplitud compleja de la polarización no lineal que resulta puede ser representada como:

*eT EEC 2

2161

Sustituyendo:

EP

Se despeja y se sustituye:

EECP eT

22216

1

Para representar este resultado en términos de una susceptibilidad convencional de tercer orden, definida a través de :

EE)(P )( 233

Finalmente:

22

3

481

eT)( C)(

Aplicaciones

Dispersión estimulada Brillouin

Dispersión estimulada Rayleigh

Materiales

Cristales como el titanato de bario y el Zirconato de Titanio muestran este efecto en un alto grado.

Son muy útiles en acústica.

Bibliografía

Robert W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic Press, Inc.)

http://www.optics.rochester.edu/workgroups/boyd/papers/Boyd_JMO_99.pdf

http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_3/backbone/r3_6_1.html#_dum_2