实验证明，压电效应和反向压电效应都是线性的。即品体表面出现电荷的多少和形变的大小成正比，当形变改变符号时，电荷也改变符号:在外电场作用下，晶体形变的大小与电场强度成正比，当电场反向时，形变改变符号。以a-石英晶体为例，定性地解释压电效应。
品体按其质点结合的性质可分为:离子晶体、原子晶体、金属和分子晶体。石英是离子晶体，其化学组成是SiQ2。硅离子和氧离子配置在六梭柱的品格上。
晶体中在应力的作用下，其两端能产生最强电荷的方向称为电轴，二石英中的x轴为电轴。z轴为光轴，当光沿着z轴人射时不产生双折射。通常称y轴为机械轴(右手坐标系)。硅离子带有4个正电荷，暇离子则带有两个负电荷。晶格中离子的电荷互相平衡，从而整个晶体不显电性。
为了简化，把处在硅离子上边和下边的两个氧离子看作是带有四个负电荷的一个氧离子，这就得到如图6-1所示的石英晶体结构简图.利用该简图可以对形成压电效应的原因作一定性的解释。
(1)如果晶片受到沿x方向的压缩力作用，晶格沿x轴方向被压缩.如图6-1(b)所示。这时硅离子1就挤人氧离子2和6之间，而氧离子4挤人硅原子3和5之间.结果在表面A呈现负电荷，而在表面B呈现正电荷。这一现象称为纵向压电效应。
(2)当晶片受到沿y方向的压缩力作用时，晶格沿y方向压缩如图6-1(c),这时硅离子3和氧离子2，以及硅离子5和氧离子6都向内移动同样数值，故在电极C和D上不呈现电荷，而在表面A和B上呈现电荷，但符号与图6-1(b)的相反，因为硅离子1和氧离子4向外移动。称为横向压电效应。
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(3)从所研究的模型可见，如果品片是受到拉伸力不是压缩力，则电荷符号正好相反。
(4)当沿z方向压缩或拉伸时，带电粒子的不对称位移将完全不存在，表面不呈现电荷。
同样，利用上面的石英晶体模型也可解反向压电效应。
对于压电石英晶体而言，不是在品体的所有方向上都有压电效应。石英晶体化学式为SiQ2是单晶体结构。图6-2(a)表示了天然结构的石英晶体外形。它是一个正六面体。石英品体各个方向的特性是不同的。其中纵向轴z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的S轴称为电轴,与x和z轴同时垂直的轴称为机械轴。通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴Y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。而沿光轴z方向受力时不产生压电效应。
若从品体上沿y方向切下一块如图6-2(c)所示姑片，当在x轴方向上施加作用力时，则在法向于x方向的平面上将产生电荷;在沿y轴方向上施加作用力时，则在法向于x方向的平面卜也将产生电荷。而在z轴方向上施加作用力时，则在法向于二方向及y方向上的平面上均不会产生电荷.
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