Диэлектрические характеристики льда вблизи температуры фазового перехода в широком интервале частот

Вблизи температуры фазового перехода лед-вода имеется аномальное поведение диэлектрических характеристик. Нестандартность заключается в уменьшении действительной и мнимой частей относительной комплексной диэлектрической проницаемости. Данный эффект описан в работах (Бордонский и др., 2009, 2023; Бордонский, 2024; Бордонский, Казанцев, 2025). Интересным остается зависимость интенсивности от частоты эффекта понижения диэлектрических характеристик льда. Этим и обусловлена цель настоящего исследования.
В работе представлены результаты исследования мнимой и действительной частей относительной комплексной диэлектрической проницаемости льда в широком диапазоне частот при различных методах исследования. Измерения проводились вблизи температуры фазового перехода лед-вода путем естественного нагревания исследуемых образцов, как в лабораторных, так и при натурных условиях. Впервые в ИК диапазоне на длинах волн 4 мкм и 10-16 мкм показаны изменения в коэффициенте поглощения льда, которые могут достигать 60 %. Стоит отметить, что проведены специальные петрографические исследования на расположение отдельных кристаллов льда в исследуемых образцах. Это связывается с зависимостью эффекта просветления от ориентации базисных плоскостей кристаллов льда в пространстве.
По имеющимся экспериментальным данным построена зависимость эффекта просветления (приращение коэффициента затухания) в широком интервале частот (от ультрафиолетового до микроволнового диапазонов). Выявлено, что данная величина имеет максимальное значение в инфракрасной области спектра. Данный факт объясняется зависимостью диэлектрических характеристик льда от частоты. В инфракрасном диапазоне мнимая часть относительной комплексной проницаемости имеет достаточно высокое значение. Например, для длины волны 10 мкм, она имеет значение около 0,1 (Warren, 2019).
Таким образом, установлена особенность частотной зависимости эффекта просветления льда. Причиной данного явления может являться плазмонный резонанс, который возникает при текучести льда на возникающих проводящих пленках на частотах ниже плазменной частоты носителей заряда. Полученные экспериментальные результаты будут полезными при дистанционных исследованиях криосферных образований, находящихся вблизи температуры фазового перехода лед-вода с беспилотных летательных аппаратов.