Mechanismus der Polarisation

Zunächst müssen wir die Definition der Polarisation kennen, bevor wir uns mit dem Mechanismus befassen. Polarisation ist eigentlich die Ausrichtung der Dipolmomente fester oder induzierter Dipole in Richtung des äußeren elektrischen Feldes. Der Mechanismus der Polarisation befasst sich damit, wie ein Molekül oder ein Atom auf ein äußeres elektrisches Feld reagiert. Einfach gesagt führt es zur Positionierung von Dipolen.
Es gibt grundsätzlich vier Arten von Polarisationsmechanismen. Sie sind elektronische Polarisation, dipolare oder Orientierungs-Polarisation, ionische Polarisation und Grenzflächenpolarisation. Lassen Sie uns die verschiedenen Polarisationen im Detail besprechen.

Elektronische Polarisation

Hier werden neutrale Atome polarisiert, was zu einer Verschiebung der Elektronen führt. Es wird auch als atomare Polarisation bezeichnet. Wir können einfach sagen, dass das Zentrum der Elektronen im Vergleich zum Kern verschoben wird. Daher entsteht ein Dipolmoment, wie unten dargestellt.

Orientierungs-Polarisation

Sie wird auch als dipolare Polarisation bezeichnet. Aufgrund des thermischen Gleichgewichts der Moleküle sind die Dipole im Normalzustand zufällig ausgerichtet. Wenn ein äußeres elektrisches Feld angewendet wird, führt dies zur Polarisation. Jetzt werden die Dipole in einem gewissen Maße ausgerichtet, wie in Abbildung 2 dargestellt. Zum Beispiel: Dies tritt normalerweise in Gasen und Flüssigkeiten wie H2O, HCl usw. auf.

Ionische Polarisation

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um die Polarisation von Ionen. Dies führt zu einer Verschiebung der Ionen und bildet ein Dipolmoment. Sie tritt normalerweise in festen Materialien auf. Zum Beispiel: NaCl. Im Normalzustand enthält es einige Dipole, die sich gegenseitig aufheben. Dies ist in Abbildung 3 dargestellt.

Grenzflächenpolarisation

Sie wird auch als Raumladungspolarisation bezeichnet. Hier erfolgt aufgrund des äußeren elektrischen Feldes an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Material eine Ausrichtung der Ladungsdipole. Das heißt, wenn ein äußeres elektrisches Feld angewendet wird, bewegen sich einige positive Ladungen zur Korngrenze und bilden eine Ansammlung. Dies ist in Abbildung 4 dargestellt.

In den meisten Fällen sind jedoch mehr als eine Polarisation in einem Material vorhanden. Elektronische Polarisation tritt in fast allen Materialien auf. Die dielektrische Charakterisierung realer Materialien kann für uns daher sehr schwierig sein. Um die Gesamtpolarisation zu bestimmen, berücksichtigen wir alle anderen Polarisationen außer der Grenzflächenpolarisation. Der Grund dafür ist, dass wir keine Methode haben, um die in der Grenzflächenpolarisation vorhandenen Ladungen zu berechnen.

Wenn wir die vier Polarisationsmechanismen durchgehen, sehen wir, dass das Volumen der verschobenen Entitäten bei jedem von ihnen unterschiedlich ist. Es kann beobachtet werden, dass ein gradueller Anstieg der Masse von der elektronischen zur Orientierungs-Polarisation stattfindet. Die Frequenz des äußeren elektrischen Feldes steht in direktem Zusammenhang mit dieser Masse. Wir können also schließen, dass, wenn die zu verschiebende Masse zunimmt, auch die Zeit für die Verschiebung zunimmt.
Nun können wir über die Verbindung des dielektrischen Konstantenwertes der nichtmagnetischen Dielektrika, der vom elektrischen Teil stammt, mit dem Brechungsindex (bei hohen Frequenzen 1012-1013 Hz) sprechen. Dies geschieht durch

Beispielsweise hat C (Diamant)und n2 ist 5,85, wobei die dominante Polarisation die elektronische ist. Für Ge,und n2 ist 16,73, wobei die elektronische Polarisation vorherrscht. Für H2O,und n2 = 1,77, wobei elektronische, dipolare und ionische Polarisation vorliegen.