Понятие поляризуемости, как правило, не относят к частицам, обладающим
постоянным дипольным моментом (напр., к полярным молекулам). В относительно
слабых электрич. полях
коэф.также
наз. Поляризуемость, он является её количеств. мерой (имеет размерность объёма). Для атомных
систем, напр. некоторых молекул, поляризуемость может быть анизотропной. В этом случае зависимостьболее
сложная:
где -
симметричный тензор 2-го ранга, i,
В сильных электрич. полях зависимость р(Е)перестаёт быть линейной.
Для изолированной i-й частицы (напр.,
молекулы разреженного газа) значение напряжённости поля
(поля в месте нахождения частицы) совпадает с напряжённостью внеш. поля
Для частиц жидкости или кристалла к
добавляется -
поле, создаваемое зарядами др. частиц, окружающих данную (локальное поле).
При включении поля момент p
появляется не мгновенно; время установления p для каждого
типа частиц различно в зависимости от их физ. природы и характеризуется временем
релаксации
Наибольшее применение понятие поляризуемости получило в физике
диэлектриков. Здесь оно определяет поляризацию среды Р, диэлектрич. восприимчивость
диэлектрич.
проницаемостьВ
простейшем случае
(сумма берётся по всем N частицам в единице объёма).
Понятие поляризуемости используется в физике молекул и физической химии.
Результаты измерений P и
оптических характеристик среды всегда содержат информацию о поляризуемости составляющих её частиц.
Случаю статич. поля E отвечает
статич. значение Поляризуемости, являющееся одной из важных индивидуальных характеристик
частиц. В перем. поле E (напр., в простейшем случае
гармонич. зависимости E от времени) поляризуемость зависит от
частотыколебаний
поля и её удобно представить в виде комплексной величины:
Конкретный характер поведения Поляризуемости в таком поле зависит прежде всего от времени релаксацииПри достаточно низких частотахи короткихмомент p устанавливается практически синфазно с изменением поля. При очень высокихили большихмомент p может вообще не возникать; частица "не чувствует" присутствия поля, поляризуемость отсутствует. В промежуточных случаях (особенно при) наблюдаются явления дисперсии и поглощения и зависимостьносит чётко выраженный и иногда весьма сложный характер.
Электронная поляризуемость обусловлена смещением в поле E электронных оболочек относительно атомных ядер. Величинадля атомов и ионов порядка их объёма а с. Электронная поляризуемость имеет место во всех атомах и атомных системах, но в ряде случаев может маскироваться из-за малой величины другими, более сильными видами поляризуемости.
Ионная поляризуемость в ионных кристаллах обусловлена упругим смещением в поле E разноимённых ионов из их положений равновесия в противоположных друг относительно друга направлениях. В простейшем случае ионных кристаллов типа NaCl величина
где - массы ионов, - их заряд, -собств. частота упругих колебаний ионов кристалла (оп-тич. ветвь),- частота внеш. поля (для статич. поля = 0). Время релаксациис (частота релаксации =лежит в ИК-области спектра).
Атомная поляризуемость
молекул обусловлена смещением в поле E атомов разного типа в молекуле (что связано с несимметричным распределением
в молекуле электронной плотности). Этот вид поляризуемости обычно составляет
Иногда, атомной Поляризуемостью называют также Поляризуемость, связанную со смещением электронов, обеспечивающих
ковалентные связи в кристаллах типа алмаза (Ge, Si). Температурная зависимость
всех этих видов поляризуемости, особеннослабая
(с ростом Т поляризуемость несколько уменьшается).
В физике диэлектриков все виды поляризации связывают
с тем или иным видом поляризуемости. Помимо перечисленных здесь вводятся и др. виды поляризуемости, наиболее
важные из них - ориентационная и релаксационная. Характерная особенность этих
видов поляризуемости - резкая зависимость от температуры, что позволяет выделить их при эксперим.
определениях.
Ориентационная поляризуемость вводится
для полярных диэлектриков (газов, жидкостей),
состоящих из молекул с пост. дипольными моментами, а также и для кристаллов,
в которых дипольные моменты могут поворачиваться. Если диэлектрик состоит из одинаковых
молекул, имеющих пост, дипольный момент р0, то ориентационная
поляризуемость определяется
как ср. значение поляризации P =отнесённое
к одной молекуле (p0Ei -проекция
момента молекулы
на направление поля Е), т. е.
Ориентацияв
поле E нарушается тепловым движением, поэтомусильно
зависит от температуры:
Релаксационная поляризуемость (тепловая;)
вводится обычно для ионных кристаллов, где у слабо связанных ионов имеются
два (или более) равновесных положения, которые в поле E становятся
неравновероятными, что приводит к появлению поляризации среды и, следовательно,
к возможности ввести среднюю (на ион) Поляризуемость. Расчёт (подтверждаемый
опытом) даёт: =где
Ь - расстояние между равновесными положениями
ионов.
Для этих видов поляризуемости значениялежат
в широком диапазонеи
сильно зависят от температуры и др. внеш. условий. В случае переменных полейи
зависят от частоты внеш. поля так же, как др. виды 11. При рассмотрении поляризации
гетерогенных диэлектриков понятие поляризуемости обычно не используется.
В литературе по физике диэлектриков Поляризуемость иногда наз. коэф.
пропорциональности между
P и E (P =E), т. е. диэлектрич. восприимчивость.
Для относительно простых систем связь между электронной Поляризуемости и макроскопич. характеристиками вещества описывается Лоренца - Лоренца
формулой или Клаузиуса - Моссотти формулой, а с учётом-
Ланжевепа - Дебая формулой и их усложнёнными модификациями. Эти
зависимости - основа для эксиерим. определенияИонную
Поляризуемость определяют по формулам типа (2). Сопоставление опытных и теоретич. данных для
поглощения и дисперсии электромагнитн. волн, диэлектрич. потерь и т. д. даёт информацию
как о Поляризуемости, так и о ходе её изменений с частотой внеш. поля. Свойства (и эффекты,
в которых они проявляются) многих молекул и их систем (в частности, анизотропные)
часто обусловлены их Поляризуемостью и Поляризуемостью составляющих их частиц. Примерами таких свойств
и эффектов являются поляризация и рассеяние (в т. ч. комбинационное)
света, оптич. активность, эффект Керра и т. д. Изучение Поляризуемости и её теория тесно
связаны с исследованием межмолекулярных взаимодействий, структуры молекул, особенно
таких сложных, как полимеры, в частности белки.
В сильных электрич. полях зависимость р(Е)становится нелинейной (см. Нелинейные восприимчивости).
Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.