A piroelektromosság az a jelenség, amikor a kristályokban elektromos mező jelenik meg, amikor hőmérsékletük megváltozik , például: melegítés , súrlódás , besugárzás vagy akár primitív dörzsölés közben.
A piroelektrikumok olyan kristályos dielektrikumok , amelyek külső hatások hiányában spontán (spontán) polarizációval rendelkeznek [ tisztázni ] . A spontán polarizáció általában észrevehetetlen, mivel az általa létrehozott elektromos teret a szabad elektromos töltések mezeje kompenzálja, amelyek a belső térfogatából és a környező levegőből „szivárognak” a piroelektromos felületére . A hőmérséklet változásával a spontán polarizáció nagysága megváltozik, ami elektromos tér megjelenését idézi elő, amely még azelőtt megfigyelhető, hogy azt szabad töltések kompenzálnák.
Az egyik legenda szerint a piroelektromos hatás első említése Theophrasztosz jegyzeteiben található ,314-ben kelt . e. , akik észrevették, hogy a felhevített turmalin kristályok szívószálakat és hamurészecskéket vonzanak magukhoz. A turmalin piroelektromos tulajdonságait 1707-ben Johann Georg Schmidt fedezte fel újra.
Egy másik változat szerint a piroelektromos hatás már a Kr. e. 6. század elején. e. a milétoszi Thalész ókori görög filozófus fedezte fel . Sokat utazott a keleti országokban, gondosan gyűjtötte és rögzítette megfigyeléseit az ásványtan és csillagászat terén . Úgy gondolják, hogy ő volt az, aki először értelmezte tudományos szempontból a borostyán azon képességét, hogy dörzsölés után magához vonzza a madárbolyhokat vagy szalmát (a súrlódás általi villamosítás hatása). Ennek a fizikai jelenségnek a megbízható leírását először egy másik ókori görög filozófus, Platón , az alapvető Timaiosz -dialógus dokumentálta . [1] :194-195 Később Al-Biruni a gránátkristályok hasonló tulajdonságairól írt az „Ásványtan” című alapművében, és még egy, a piroelektromos hatásnak szentelt szerelmi költemény sorait is idézte:
A szemek úgy csillognak, mint a nedves szőlő.
Kérlek figyelj! Más díjra nincs szükség.
A szempillák annyira vonzzák a szívet,
ahogy nem vonzzák a gránátalma szalmát .
A piroelektromosság jelenségének összefüggését más, kristályokban előforduló elektromos jelenségekkel Franz Aepinus és Johann Wilke bizonyította és fejlesztette tovább 1757 - ben . Az értékes turmalin mintáit újra megvizsgálva részletesen leírták a piroelektromos hatást, és először magyarázták meg a polarizáció ebből eredő jelenségét . 127 év után a tudományos közösséget meglepte a német tudós , August Kundt szokatlanul egyértelmű és látványos tapasztalata , aki elődei kutatásait fejlesztette. Egy turmalin kristály felmelegítése után két finom por keverékével hintette be: kén és vörös ólom , miután áttörte selyemszitán. A selyem elleni szitálás (dörzsölés) során az élénksárga kénrészecskék negatívan, a vörös-narancsvörös ólomrészecskék pedig éppen ellenkezőleg, pozitívan töltöttek. Ennek az egyszerű bemutatónak köszönhetően minden jelenlévő számára világossá vált, hogy a turmalin egyik vége sárgára, a másikra pirosra vált. Aztán August Kundt azzal lepte meg tudós nézőit, hogy a turmalinkristály lehűlésekor a pólusok megváltoztak, és ennek megfelelően a színek is pontosan fordított sorrendben változtak. [1] :195
Ha a hőmérséklet egy kelvinnel változik, a drágakő- turmalin kristályokban ~ 400 volt/centiméter erősségű elektromos tér keletkezik. Mint minden piroelektromos anyag, a turmalin is piezoelektromos anyag . Ez a szabály azonban nem visszamenőleges hatályú. Nem minden piezoelektromos anyag rendelkezik piroelektromos tulajdonságokkal. [1] :195
A spontán polarizáció változása és az elektromos tér megjelenése a piroelektromos anyagokban nemcsak a hőmérséklet változásával, hanem mechanikai deformációval is előfordulhat. Ezért minden piroelektromos anyag piezoelektromos , de nem fordítva. A spontán polarizáció megléte, más szóval a pozitív és negatív töltések kristályosodási központjainak eltérése a kristályok meglehetősen alacsony szimmetriájának köszönhető [ pontosítás ] .