Pyroelektřina je jev vzniku elektrického pole v krystalech, když se mění jejich teplota , například: během zahřívání , tření , ozařování nebo dokonce primitivního tření.
Pyroelektrika jsou krystalická dielektrika , která mají spontánní (spontánní) polarizaci za nepřítomnosti vnějších vlivů [ upřesnit ] . Spontánní polarizace je obvykle nepostřehnutelná, protože jím vytvořené elektrické pole je kompenzováno polem volných elektrických nábojů , které „prosakují“ na povrch pyroelektrika z jeho vnitřního objemu a z okolního vzduchu . Se změnou teploty se mění velikost samovolné polarizace, což způsobuje vznik elektrického pole, které lze pozorovat, než je kompenzováno volnými náboji.
Podle jedné z legend je první zmínka o pyroelektrickém efektu obsažena v poznámkách Theofrastových , datováno 314 př. Kr. E. , kteří si všimli, že zahřáté krystaly turmalínu k sobě přitahují brčka a částice popela. Pyroelektrické vlastnosti turmalínu byly znovu objeveny v roce 1707 Johannem Georgem Schmidtem.
Podle jiné verze pyroelektrický efekt již na počátku 6. století před naším letopočtem. E. objevil starověký řecký filozof Thales z Milétu . Hodně cestoval po zemích východu, pečlivě sbíral a zaznamenával pozorování v oblasti mineralogie a astronomie . Předpokládá se, že to byl on, kdo poprvé z vědeckého hlediska interpretoval schopnost jantaru přitahovat ptačí chmýří nebo stébla po tření (efekt elektrifikace třením). Spolehlivý popis tohoto fyzikálního jevu byl poprvé zdokumentován v klíčovém dialogu Timaeus jiným starověkým řeckým filozofem Platónem . [1] :194-195 Později Al-Biruni psal o podobných vlastnostech granátových krystalů ve svém základním díle „Mineralogie“ a dokonce citoval řádky z milostné básně věnované pyroelektrickému efektu:
Oči se třpytí jako mokré hrozny.
Prosím podívej se! Žádná další ocenění nejsou potřeba.
Řasy tak přitahují srdce,
jako nepřitahuje brčko z granátového jablka .
Souvislost jevu pyroelektřiny s dalšími elektrickými jevy v krystalech prokázali a dále rozvinuli Franz Aepinus a Johann Wilke v roce 1757 . Při opětovném zkoumání vzorků vzácného turmalínu podrobně popsali pyroelektrický efekt a poprvé vysvětlili výsledný jev polarizace . Po 127 letech byla vědecká obec překvapena neobyčejně jasným a velkolepým zážitkem německého vědce Augusta Kundta , který rozvinul výzkum svých předchůdců. Po zahřátí krystalu turmalínu jej poprášil směsí dvou jemných prášků: síry a červeného olova , poté, co je prošel hedvábným sítem. V procesu prosévání (tření) o hedvábí byly jasně žluté částice síry nabity záporně a červenooranžové částice červeného olova naopak kladně. V důsledku této jednoduché ukázky bylo všem přítomným jasné, že jeden konec turmalínu zežloutl a druhý zčervenal. August Kundt pak ohromil své učené diváky tím, že když se krystal turmalínu ochladil, póly se změnily, a proto se barvy měnily přesně v opačném pořadí. [1] : 195
Při změně teploty o jeden kelvin vzniká v krystalech drahokamového turmalínu elektrické pole o síle ~ 400 voltů na centimetr . Jako všechna pyroelektrika je i turmalín piezoelektrický . Toto pravidlo však není retroaktivní. Ne všechny piezoelektrické materiály mají pyroelektrické vlastnosti. [1] : 195
Ke změně spontánní polarizace a vzniku elektrického pole v pyroelektrikách může dojít nejen změnou teploty, ale také mechanickou deformací. Proto jsou všechna pyroelektrika piezoelektrika , ale ne naopak. Existence spontánní polarizace, jinými slovy, nesoulad středů krystalizace kladných a záporných nábojů je způsoben spíše nízkou symetrií krystalů [ objasnit ] .