极化性
编辑极化性通常是指物质在电场作用下获得与电场成正比的电偶极矩的倾向。 这是所有物质的属性,考虑到物质是由带电荷的基本粒子组成的,即质子和电子。 当受到电场时,带负电的电子和带正电的原子核受到相反的力并发生电荷分离。 极化性决定了材料的介电常数,以及在高(光)频率下的折射率。
原子或分子的极化率定义为其感应偶极矩与局部电场的比值; 在结晶固体中,考虑每个晶胞的偶极矩。 请注意,分子看到的局部电场通常不同于外部测量的宏观电场。 Clausius–Mossotti 关系(下图)考虑了这种差异,该关系连接体行为(根据电化率 χ = ε r − 1 {\displaystyle \chi =\ 由于局域场,varepsilon _{r}-1} 具有分子极化率 α {\displaystyle \alpha }。
磁极化率同样是指磁偶极矩与外部磁场成比例出现的趋势。 电场和磁极化率决定了结合系统(如分子或晶体)对外部场的动态响应,并提供了对分子内部结构的洞察力。 极化性不应与原子、分子或大块物质的固有磁偶极矩或电偶极矩相混淆; 这些不依赖于外部场的存在。
电极化率
编辑定义
电极化率是电荷分布(如原子或分子的电子云)因外部电场而偏离其正常形状的相对趋势。
极化性的SI单位为C·m2·V−1 = A2·s4·kg−1,cgs单位为cm3。 通常它以 cgs 单位表示,即所谓的极化体积,有时以 Å3 = 10−24 cm3 表示。
其中真空介电常数 ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} 为~8.854 × 10−12 (F/m)。 如果以 cgs 为单位的极化率体积表示为 α ′ {\displaystyle \alpha '} 关系通常可以表示(在 SI 中)为 α = 4 π ε 0 α ′ {\displaystyle \alpha =4 pi \varepsilon _{0}\alpha '} 。
单个粒子的极化率通过 Clausius-Mossotti 关系与介质的平均电化率相关:
其中 R = 摩尔折射率, 电子极化率,p = 分子密度,M = 摩尔质量,材料的相对介电常数或介电常数(或以 光学,折射率的平方)。
各向异性或非球形介质的极化性一般不能表示为标量。 将 α {\displaystyle \alpha } 定义为标量意味着施加的电场只能引起平行于场的极化分量,并且 x , y {\displaystyle x,y} 和 z {\displaystyle z} 方向以相同的方式响应施加的电场,如果同一个电场 在 y {\displaystyle y} 方向上应用时,感应极化的幅度相同。
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