介電常數測量儀
介電常數是描述介質對外電場響應的重要參數，隨著學習的不斷深入，對介電常數的認識也會越來越深刻。在教學中人們也在不斷進行研究創新，力求能夠使學生全面深刻地理解掌握介電常數反映物質屬性的內容，根據介質中是否有可以自由運動的電荷可以分為導體和電介質。導體中具有可以自由運動的 電荷，可以形成靜電感應和電流現象，而電介質中電 荷只能做短程運動形成極化現象，極化電荷使電介質 內部電場強度減弱。作為麥克斯韋方程組的補充條件：物態方程D=εE，其中介電常數是描述材料對外電場響應的重要參數，反映了電荷在介質中的運動情況。
一、標量介電常數
大學物理是理工科大學生獲得物理知識的重要 途徑，電磁學部分含有電介質的電場也是大學物理教 學的重點內容。通常都會介紹電介質的唯象理論，根 據構成電介質的分子的正負電荷中心是否重合，可以分為極性分子和非極性分子。有外電場作用時，電介質會出現極化現象。對于極性分子構成的電介質會出 現電偶極子轉向極化，對于非極性分子構成的電介質 會出現位移極化。
二、介電常數的矩陣表示形式
在固體物理學和材料物理學中，都會介紹晶體結構和性質的內容。由于晶體具有周期性結構，根據對稱性可以分為七大晶系，按照對稱性由低到高分別為三斜晶系、單斜晶系、正交晶系、四方晶系、三角晶系、 六角晶系和立方晶系。在立方晶體中光的傳播是各向同性的，在其他六個晶系的晶體中，光傳播的共同特點是各向異性。
對于屬于立方晶系的晶體，介電常數矩陣的對角 元相等，介電常數可以用單一的常數ε=ε11來描述。 屬于三方晶系、四方晶系和六方晶系的晶體是單軸晶體，單軸晶體的光學性質具有旋轉對稱性，有些單軸 晶體對于電位移矢量D平行和垂直于光軸的兩種線偏 振光的吸收相差較大可以制作起偏器。屬于正交晶 系、單斜晶系和三斜晶系的晶體都是雙軸晶體，有些 晶體對于D分別平行于三個主軸的三種線偏振光的吸收各不相同，因此透射光呈現不同的顏色，這種現象 被稱為晶體的三向色性。
三、有能量耗散時的復介電常數
1.導體情況。在討論有導體存在時電磁波的傳播時，在導體表面上，電磁波與導體中的自由電荷相互作用，會在導體表層上引起電流。電流使得投向導體表面的部分電磁波向空間反射，另外一部分電磁波能量進入導體內部，形成導體表面薄層內的電磁波，最后通過傳導電流把這部分能量耗散為焦耳熱。為了討論方便，人們引入復介電常數,其中 虛數部分描述傳導電流的貢獻，引起能量損耗。對于高頻電磁波，電磁場以及和它相互作用的高頻電流僅集中于表面很薄的一層內，這種現象被稱為趨膚效應。
2.電介質情況。考慮到物質的微觀結構，可以有不同的極化機制：電子位移極化、離子位移極化、偶極子轉向極化、離子松弛極化、空間電荷極化等。根據建立極化所需要的時間長短不同，可分為快極化和慢極化。電子位移極化、離子位移極化建立的時間很短，屬于快極化，并且沒有能量損耗，而偶極子轉向極化、離子松弛極化、空間電荷極化屬于慢極化， 建立極化的時間較長，有能量損耗。
對于交變電場，電介質被反復極化，如果極化變 化較慢跟不上外電場的變化就會出現介電損耗，這時介電常數就需要被推廣為復數εr=ε′ r+iε″ r，其中實部ε′ r與靜態相對介電常數的物理意義系統，反映了電介質極化過程中儲存電荷能力的大小，虛部ε″r表示電介質極化過程中的能量損耗。若引入復介電常數的概念，則其實部反映了電介質在極化過程中儲存能量的能力，而其虛部則描述了極化過程中的能量耗散。
若介電常數的實部與虛部的實驗數據正好構成一個半圓弧，則該材料屬于理想德拜弛豫，并只有一種主要極化機制存在。若實驗數據構成兩個或多個半圓弧，則說明有兩種或多種主要極化機制起作用。 若實驗數據構成一個半圓弧加一“尾巴”，則說明該材料為高損耗材料，并存在界面極化機制。界面極化等 空間電荷極化機制只在低頻下才有響應，而且總伴隨 著電導，故而表現為隨頻率趨于零出現損耗急劇上升的現象，最終的結果表現在Cole-Cole圓中便是右側出 現一條上翹的“尾巴”。
四、具有非線性效應的介電常數
由于大部分電介質的禁帶寬度在5eV以上，因而在可見光頻段，即波長為460—760nm的范圍內是透明的。在激光問世之前，基本上是弱光束在介質中的傳 播，介質光學性質的折射率或極化率與光的強度無關，介質的極化強度P正比于光波的電場強度E。當激光光波的電場強度可與原子內部庫侖場相比擬時，在入射光波電場的作用下，介質中的原子或分子會發生極化而形成附加電場，
在二階非線性光學介質中，折射率的變化與電場 強度的一次線性項成正比，稱為普克爾效應。對于具有中心對稱性的介質，其非線性極化主要由三階項描述，質的折射率的改變為Δn=χ（3）E2，在三階非線性光學介質中，介質折射率的變化將正比于光強的折射率變化稱為光學克爾效應。能量較高的激光光束會 使介質產生線性光學中不明顯的許多新現象，如：線 性光電效應、光學混頻、光學克爾效應、受激拉曼散射、受激布里淵散射等。非線性效應在光纖通信的信 號傳輸和調控中具有重要影響。
介電常數對描述材料對外電場的響應具有重要 意義，本文對介電常數在不同學科領域中的具體表現 形式做了較為全面的介紹，如表3所示。介電常數的學 習也是一個貫徹大學四年持續不斷深入的過程，通過本文筆者希望能夠幫助大家提高對介質極化過程的 認識，促進大家對電磁場與物質相互作用的理解和掌握。
介電常數測量儀技術參數：
型號：ZJD-C
信號源：DDS數字合成信號
頻率范圍：100KHZ-160MHZ
Q分辨率：4位有效數，分辨率0.1
電感測量范圍：1nH～140mH,；分辨率0.1
信號源頻率精度： 3×10-5 ±1個字,6位有效數
Q值測量范圍： 1～1023自動/手動量程
Q值量程分檔： 30、100、300、1000、自動換檔或手動換檔
信號源頻率覆蓋比：16000:1
采樣精度：12BIT
Q測量工作誤差：＜5%
電感測量誤差：＜3%
電容直接測量范圍：1pF～2.5uF
調諧電容誤差分辨率：±1pF或＜1%
主電容調節范圍：17～540pF
諧振點搜索：自動掃描
自身殘余電感扣除功能：有
大電容值直接顯示功能：有
介質損耗系數精度：萬分之一
介質損耗測試范圍：0.0001-1
介電常數測試范圍：0-1000
環境溫度：0℃～+40℃
消耗功率：約25W
LCD顯示參數：F,L,C,Q,LT,CT,波段等
Q合格預置范圍： 5～1000聲光提示
電源：220V±22V，50Hz±2.5Hz
材料測試厚度： 0.1-10mm
夾具插頭間距： 25mm±0.01mm
夾具損耗正切值：≤4×10－4 （1MHz）
測微桿分辨率：0.001mm
準確度：150pF以下±1pF；150pF以上±1%
測試極片：材料測量直徑Φ38mm或50mm（二選一），厚度可調 ≥ 15mm
