
【電】 ***lectric guide
【化】 ***lectric
【醫】 ***lectric
channel; conduct; guide; induct; lead; pilot; steer; usher
【計】 booting; bootstrapping; pilot; vectoring
電介質引導 (Diélectric Guidance) 是一個電子工程與材料科學領域的專業術語,其核心含義指:利用特定電介質材料的物理特性(如介電常數分布、幾何結構)來控制和定向電磁波(包括光波、微波等)傳播路徑的技術或現象。以下是詳細解釋:
電介質 (Diélectric)
指不導電或導電性極弱的絕緣材料(如陶瓷、塑料、石英),其内部可被外加電場極化,形成束縛電荷,但不形成自由電流。關鍵特性為介電常數 (ε),決定材料儲存電能的能力及影響電磁波在其中的傳播速度。
引導 (Guidance)
在工程語境中指通過特定結構(如波導、光纖)約束電磁波能量,使其沿預設路徑傳輸,減少能量擴散損耗。
電介質引導的物理機制
當電磁波從高介電常數介質進入低介電常數介質時,若入射角大于臨界角,會發生全反射。通過設計電介質材料的幾何形狀(如光纖纖芯)或介電常數梯度(如漸變折射率透鏡),可連續反射電磁波,實現定向傳播 。
光纖通信
石英玻璃光纖通過纖芯(高ε)與包層(低ε)的介電常數差異,将光信號限制在纖芯内傳輸,實現超低損耗、高速數據傳輸 。
微波波導
矩形或圓形介質波導(如陶瓷填充波導)引導微波信號,應用于雷達、衛星通信等高頻系統,減少金屬波導的導體損耗 。
集成光學器件
矽基光子芯片利用二氧化矽(SiO₂)或氮化矽(Si₃N₄)介質層引導光波,實現光開關、調制器等微型化元件 。
《IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms》 定義波導與介質傳播特性(IEEE Std 100-2000).
Agrawal, G. P. 《Fiber-Optic Communication Systems》 (Wiley, 2021). ISBN 978-1-119-69411-2 .
Pozar, D. M. 《Microwave Engineering》 (Wiley, 2011). 第6章介質波導理論 .
Journal of Applied Physics: "Dielectric Loss in Microwave Ceramics" (2019) .
“電介質”是一種不導電的物質,其核心特性是在電場作用下以極化形式存儲能量,而非通過自由電荷導電。以下是詳細解釋:
基本定義
電介質是電阻率極高(通常超過 $10 Omegacdot cm$)的物質,如空氣、玻璃、雲母等。其内部電荷以束縛狀态存在,無法自由移動,但在外電場作用下會發生微觀位移,産生極化現象。
導電特性
電介質的電導主要由離子遷移引起,而非自由電子。當電場強度較低時,僅有微量離子參與導電;若電場過強導緻電子遊離,則可能發生擊穿。通常所說的電介質電導均指離子性電導。
與導體的區别
應用領域
電介質廣泛用于電容器、絕緣材料等領域,例如:
電介質的“引導”作用實指其在電場中通過極化響應電場變化,而非直接傳導電流。這一特性使其成為絕緣和儲能的關鍵材料。
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